水利工程施工中砼裂縫產(chǎn)生的原因及防治

閆 河

（新疆北方建設(shè)集團(tuán)有限公司 新疆 奎屯 833200）

水利工程施工中，混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫是不可避免的,詳細(xì)分析了混凝土早期裂縫的起因及開裂機(jī)理，混凝土開裂會使混凝土內(nèi)部的鋼筋材料產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋砼結(jié)構(gòu)的承載力、耐久性和使用壽命，甚至?xí){著人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此，在水利工程中，應(yīng)對混凝土的裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行仔細(xì)分析，并在施工中采取有針對性的措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物的使用安全，結(jié)合多年在施工經(jīng)驗(yàn)對混凝土裂縫的成功防治,提出了預(yù)應(yīng)力橋梁砼早期裂紋有效防治的可操作性方法。

1 水利施工中砼裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 塑性收縮裂縫

混凝土在凝固的過程中，會逐漸散熱和蒸發(fā)，這是引起混凝土體積收縮的主要原因，尤其是一些大體積的混凝土。如果混凝土在收縮時(shí)受到外界環(huán)境的約束，就會自然的形成收縮應(yīng)力，當(dāng)這種應(yīng)力超出當(dāng)時(shí)混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會產(chǎn)生裂縫。裂縫是混凝土建筑物最常見的病害之一。裂縫是材料的不連續(xù)現(xiàn)象，屬于物理性病害，是水工混凝土耐久性的首要影響因素。裂縫的出現(xiàn)，多數(shù)在施工期就存在，有的雖然在施工期以后，也多在運(yùn)行初期5～10年以內(nèi)，不是由于運(yùn)行期長工程老化問題，而是早期的問題。裂縫的存在直接導(dǎo)致混凝土抗拉性能的降低，裂縫也會引導(dǎo)有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部，造成鋼筋銹蝕，甚至混凝土結(jié)構(gòu)破壞。

1.2 溫差裂縫

溫差裂縫是由于混凝土內(nèi)部和外部之間產(chǎn)生溫差所引起的，溫差產(chǎn)生的原因是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過大。在溫度正負(fù)交替過程中，混凝土微孔中的水成為結(jié)冰或過冷的水，體積膨脹產(chǎn)生凍脹壓力，過冷的水遷移產(chǎn)生滲透壓力，當(dāng)兩者的附加作用力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就遭受破壞。溫差裂縫主要有三種情況：（1）水工混凝土在施工初期，產(chǎn)生大量的水化熱，內(nèi)外的溫差使其產(chǎn)生裂縫；（2）混凝土拆模前后，混凝土表面的溫度會急速下降，裂縫產(chǎn)生；（3）由于混凝土內(nèi)部溫度到達(dá)極限，但是熱量散發(fā)慢，而產(chǎn)生溫差裂縫。

1.3 安定性裂縫

安定性裂縫主要是龜裂，通常是因?yàn)榛炷恋馁|(zhì)量不合格引起的。另外，鋼筋因?yàn)橥饨绲母g也會引起混凝土裂縫。

2 水工砼裂縫的防治措施

2.1 砼的質(zhì)量控制

2.1.1 水泥的選擇

水泥的品質(zhì)影響水泥凝膠的組分、結(jié)構(gòu)和數(shù)量,所以也影響水泥的毛細(xì)孔、凝膠孔德形狀、尺寸和數(shù)量,并進(jìn)而影響到砼的干縮性。水泥的干縮性可隨下列因素而降低:a較低的C3A/SO3比;b較低的Na2O和K2O含量;c較高的C4AF含量。

2.1.2 骨料的選擇。

砂石一般不與水泥漿起化學(xué)反應(yīng),它們在砼中主要起到骨架作用,因而可以降低水化熱,大大減少砼由于水泥漿硬化而產(chǎn)生的收縮,并起到抑制裂縫發(fā)展的作用。

由于骨料在砼中起著重要作用,故砼中骨料應(yīng)具有良好的顆粒級配,以盡量減小空隙率;砂石表面應(yīng)干凈,以保證與水泥漿更多地結(jié)合;應(yīng)盡可能減少含有的雜質(zhì),以保證砼的耐久性。石子的粒徑較大時(shí),砼所需的水泥用量和用水量都減少,降低砼的水化熱,同時(shí)砼的干縮也較小。但石子太大,砼的攪拌和其他操作在施工中都將發(fā)生困難,而且易產(chǎn)生離析。針對以上情況,在施工中選用兩個(gè)級配,一種為5-16mm碎石,另一種為10-25mm粒徑石子。

使用砂子過粗易使新拌砼產(chǎn)生泌水現(xiàn)象,影響砼的和易性;使用的砂子較細(xì)時(shí),又會使砼粘聚性略大、保水性好、易于振搗,但干縮較大、表面容易產(chǎn)生干縮裂縫。結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn),粗砂細(xì)度模數(shù)為2.6-2.9。

2.1.3 外加劑的選擇

減水劑可改善砼的和易性,減少水的用量,減慢水化初期水化熱產(chǎn)生的速度,有利于改善砼的溫度應(yīng)力,減少開裂現(xiàn)象;密實(shí)劑可使各層砼連接較好,避免施工縫的出現(xiàn)。

2.2 優(yōu)化混凝土的設(shè)計(jì)配合比

采集原材料進(jìn)行試拌，盡可能地減少水泥用量，添加I級粉煤灰，將水膠比控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，粗骨料采用二級配。摻入適量的粉煤灰對改善混凝土的和易性、降低溫升、減少收縮、提高抗侵蝕具有良好的作用。在裂縫易發(fā)生部位如孔洞周圍以及轉(zhuǎn)角處布置一些斜筋，從而讓鋼筋代替混凝土承擔(dān)拉應(yīng)力，這樣可以有效的控制裂縫的發(fā)展。為了避免裂縫的出現(xiàn)，在設(shè)計(jì)中利用中低強(qiáng)度底水泥充分利用混凝土的后期強(qiáng)度。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要特別注意降低結(jié)構(gòu)的約束度。對于混凝土中鋼筋保護(hù)層的厚度應(yīng)當(dāng)盡量取較小值，因?yàn)楸Ｗo(hù)層的厚度愈大愈容易發(fā)生裂縫。

2.3 加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)措施

在混凝土拆模后要掛草簾或鋪草澆水，以便養(yǎng)護(hù)保濕。初澆注的混凝土就好像初生嬰兒，要加倍的關(guān)心和愛護(hù)?；炷恋谋ｐB(yǎng)不僅是為了預(yù)防初期產(chǎn)生裂縫，還能促進(jìn)混凝土后期的穩(wěn)定，保障其承壓能力和強(qiáng)韌度。對于混凝土的養(yǎng)護(hù)，在現(xiàn)代水利工程施工中，都需要得到充分的認(rèn)識和重視。由于鋼筋銹蝕是氧化反應(yīng)，氧化是產(chǎn)生銹的主要原因，因此，加強(qiáng)混凝土的密實(shí)度，防止空氣進(jìn)入，加強(qiáng)混凝土表面的保護(hù)層厚度，預(yù)防氧化。在混凝土表面噴涂或涂刷聚合水泥砂漿、瀝青、環(huán)氧樹脂等防腐層。選擇抗腐蝕性強(qiáng)的鋼筋材料和混凝土材料，避免使用堿骨料等措施，對防止混凝土裂縫有較好的效果。堿骨料化學(xué)反應(yīng)對結(jié)構(gòu)的耐久性影響很大，為控制堿骨料的化學(xué)反應(yīng)，最好選擇優(yōu)質(zhì)骨料和低含堿量的水泥以及中性拌和水，在提高混凝土密實(shí)度的同時(shí)合理降低水灰比。

2.4 避免混凝土基礎(chǔ)不均勻沉降

解決方法有減輕結(jié)構(gòu)的重量，合理安排施工的工序，改善混凝土結(jié)構(gòu)等。如果只簡單的依靠減輕結(jié)構(gòu)重量來控制沉降，只會使整個(gè)結(jié)構(gòu)的自身重量加大，穩(wěn)定性不強(qiáng)，會加重不均勻的沉降。在工程實(shí)踐中，應(yīng)以抵抗不均勻沉降為主要保護(hù)措施。要保證地基的穩(wěn)定，對松軟土的地質(zhì)結(jié)構(gòu)在施工前要進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固。要保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度，有較強(qiáng)的支撐力，保證地基的受力均勻?；炷猎跐沧⒌倪^程中不能被水浸泡，模板的拆除要控制在一定的時(shí)間以內(nèi)，還要注意拆模的先后順序。在凍土上搭設(shè)模板時(shí)要注意采取一定的預(yù)防措施。

2.5 施工管理措施

首先，要增加技術(shù)含量，加強(qiáng)技術(shù)管理。技術(shù)是貫徹整個(gè)施工工藝流程的重要工作。在混凝土澆筑施工過程中的施工技術(shù)至關(guān)重要，可以影響到整個(gè)工程的質(zhì)量及安全。因此，技術(shù)管理在施工中具有重要作用。要建立技術(shù)交底責(zé)任制，并加強(qiáng)施工質(zhì)量檢驗(yàn)、監(jiān)督和管理，從而提高質(zhì)量；嚴(yán)格依照施工技術(shù)規(guī)范及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，建立健全質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)和檢驗(yàn)制度。其次，實(shí)行全面的質(zhì)量管理，全面提高工程質(zhì)量。在全面質(zhì)量管理中，質(zhì)量和全部管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有關(guān)，它把過去的以事后檢驗(yàn)和把關(guān)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐灶A(yù)防為主；從過去的就事論事、分散管理，轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵到y(tǒng)的觀點(diǎn)為指導(dǎo)進(jìn)行全面的綜合治理，突出以質(zhì)量為中心，圍繞質(zhì)量開展全員的工作，從而提高工程質(zhì)量。

3 結(jié)束語

混凝土產(chǎn)生裂縫的原因是多方面的，如荷載引起的應(yīng)力裂縫、有地基沉降不均引起的沉降裂、溫差或溫度變化引起的溫度裂縫，養(yǎng)護(hù)不善引起的收縮裂縫等。為防止混凝土產(chǎn)生裂縫，必須從配合比設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制、混凝土溫度控制、混凝土養(yǎng)護(hù)、施工管理等方面采取系統(tǒng)措施。

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［3］毛登睿.水工混凝土裂縫的修補(bǔ)處理方法與實(shí)踐[J].混凝土,2006(07).