水利施工工程中混凝土裂縫的防治技術(shù)

劉冬華

(江西省水利水電開發(fā)有限公司，江西 南昌 330001)

水利施工工程中混凝土裂縫的防治技術(shù)

劉冬華

(江西省水利水電開發(fā)有限公司，江西 南昌 330001)

混凝土在現(xiàn)代建筑類工業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，由于其剛度大、穩(wěn)定性強(qiáng)、來源廣泛和成本低的優(yōu)點(diǎn)，在各類的建筑工程中都占有很大的比例。而在混凝土工程的施工中，由于種種原因，混凝土裂縫的問題在許多工程中出現(xiàn)，導(dǎo)致工程質(zhì)量受到影響。水利工程有著巨大的社會(huì)影響力，由于水利工程中出現(xiàn)混凝土裂縫而導(dǎo)致的事故會(huì)造成嚴(yán)重的損失，文章主要針對了混凝土裂縫出現(xiàn)的原因和防治措施展開了全面的探討。

水利工程；混凝土裂縫；防治措施；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

水利工程中，混凝土結(jié)構(gòu)除了作為支撐的主體部分外，還承擔(dān)著保護(hù)鋼筋的作用。一旦混凝土出現(xiàn)裂縫，混凝土中的鋼筋就會(huì)被暴露在濕潤的環(huán)境中，時(shí)間長了就會(huì)逐漸被腐蝕，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性能和壽命降低，水利工程出現(xiàn)安全隱患。在水利工程中施工中，混凝土出現(xiàn)裂縫是一個(gè)比較常見的問題，也是影響工程質(zhì)量的一個(gè)重要因素。為了更好的提高工程的質(zhì)量，一定要對混凝土裂縫問題引起足夠的重視，并及時(shí)采取防治措施，從而保證整個(gè)工程的順利進(jìn)行。

1 混凝土材料結(jié)構(gòu)組織的缺陷

混凝土本身是由水泥漿、骨料和其他一些材料組成的，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)在不同的層次上以不同的結(jié)構(gòu)形式組合起來：①宏觀級，在這一層次中，可以觀測到混凝土材料是連續(xù)且由同一種物質(zhì)構(gòu)成的，不同體積單位中的物質(zhì)性質(zhì)是相同的。②亞微觀級，這一層次中，可以觀測到混凝土材料雖然是連續(xù)的，但構(gòu)成物質(zhì)并不只有一種且分布不均勻，不同體積單位中，可以觀測到不同性質(zhì)的物質(zhì)，且分布沒有規(guī)律。③微觀級，在這一層次中，混凝土材料之間是有空隙且各種物質(zhì)不均勻分布的，它由原子和分子的不連續(xù)質(zhì)點(diǎn)所組成。

在當(dāng)前的混凝土裂縫防治研究中，人們重點(diǎn)關(guān)注的是亞微觀層級，這一層級中可以觀測到混凝土的內(nèi)部是由粗細(xì)骨料、水泥水化產(chǎn)物、未水化的水泥顆粒、孔隙等組成的多相復(fù)合材料。

由于不同物質(zhì)結(jié)合時(shí)需要進(jìn)行各種反應(yīng)，反應(yīng)過程中非常容易出現(xiàn)各種各樣的裂縫，而這些裂縫有的是混凝土在形成過程中自然形成的，有的是由于人工操作不當(dāng)而導(dǎo)致的?？偟膩碚f，無論混凝土的澆筑質(zhì)量如何，其中必然會(huì)存在大量的微裂縫。

2 混凝土施工管理工作在水利工程施工中的重要性

混凝土工程的管理工作與其他管理工作相比，有很強(qiáng)的技術(shù)性，只有接受過專業(yè)訓(xùn)練的人員才能勝任管理工作。施工過程中，無論是對混凝土溫度的控制、澆筑時(shí)間的安排，還是不同部位的接縫處理，都需要進(jìn)行管理控制。水利工程的混凝土施工必須要對全部環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程的控制，才能保證施工質(zhì)量。在水利工程建設(shè)中，混凝土承擔(dān)著非常重要的責(zé)任，在施工中，不同環(huán)節(jié)、不同部位的混凝土在性質(zhì)和施工處理上有一定的差異。管理時(shí)要針對不同混凝土的特性和施工工藝進(jìn)行有針對性的處理，這樣才能夠保證工程的順利進(jìn)行。

3 水利施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

3.1 塑性收縮裂縫

混凝土在凝固時(shí)，由于水化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生熱量，進(jìn)而引發(fā)混凝土出現(xiàn)體積的收縮和變形，體積越大的混凝土，受到水化熱影響的反應(yīng)越大。當(dāng)混凝土受熱出現(xiàn)收縮時(shí)，會(huì)受到周邊模板等條件的約束，周邊環(huán)境對混凝土產(chǎn)生約束力導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)反向的收縮應(yīng)力，一旦收縮應(yīng)力超過混凝土能夠承受的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)出現(xiàn)收縮裂縫。大多數(shù)裂縫在施工時(shí)就出現(xiàn)，也有一部分在建筑投入使用后5-10a中逐漸出現(xiàn)，但這些大多還是因?yàn)槭┕るA段遺留的問題導(dǎo)致的。裂縫出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致混凝土的抗拉性能降低，同時(shí)出現(xiàn)空隙，成為有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土的通道，增加鋼筋銹蝕的幾率，甚至混凝土結(jié)構(gòu)破壞。而在水利工程中，無論是水庫蓄水還是農(nóng)田灌溉，一旦出現(xiàn)裂縫，水流就會(huì)循著裂縫滲入，少量、長期的滲漏會(huì)加速混凝土內(nèi)部的銹蝕程度，而當(dāng)滲入量達(dá)到一定程度，就會(huì)對工程的安全水平產(chǎn)生一定影響。在混凝土重力壩上的裂縫如果不及時(shí)控制，延伸到一定的深度或?qū)挾?，就?huì)導(dǎo)致壩體場壓力的激增，產(chǎn)生對整個(gè)壩抗震、抗滑能力的不利因素，危及壩體的安全穩(wěn)定。

3.2 溫差裂縫

溫差裂縫是最常見的混凝土裂縫之一，主要的成因是混凝土內(nèi)部和表層之間出現(xiàn)較大的溫差。在混凝土的水化過程中，會(huì)在混凝土內(nèi)部形成大量的水化熱，熱量堆積在混凝土內(nèi)部無法散出，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的溫度不斷升高。另外，在一些溫度變化較大的環(huán)境中，混凝土微孔內(nèi)的水溫急劇降低，甚至出現(xiàn)結(jié)冰的現(xiàn)象。3種情況下易出現(xiàn)溫差裂縫：①混凝土澆筑后初凝時(shí)，混凝土內(nèi)部反應(yīng)產(chǎn)生大量水化熱并堆積在內(nèi)部，造成混凝土內(nèi)外出現(xiàn)大溫差，形成裂縫；②模板拆除后，混凝土表面暴露在空氣中，散溫效率提升，表層溫度加快降低，導(dǎo)致內(nèi)外出現(xiàn)較大溫差，出現(xiàn)裂縫；③在混凝土的正常凝固過程中，內(nèi)外散溫效率不平衡，造成裂縫。大體積混凝土出現(xiàn)溫差裂縫的幾率遠(yuǎn)大于其他混凝土，諸如水工大壩、分洪閘、攔河壩等體積水工混凝土更易發(fā)生此類裂縫。

3.3 安定性裂縫

龜裂是安定性裂縫主要的一個(gè)方面，一般來說是由于混凝土質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而造成的。除此之外，引起混凝土裂縫產(chǎn)生的原因也包括鋼筋受到外界的腐蝕。

4 水工混凝土裂縫的防治措施

在當(dāng)今的社會(huì)形勢下，水利工程帶來的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效應(yīng)是巨大的。在水利工程的施工中，混凝土是用得最多、作用最大、最不可缺少的材料之一，由于其較高的性價(jià)比，在水利工程中使用能夠有效的提升水利工程的強(qiáng)度和使用年限，但由于混凝土裂縫的問題，水利工程的施工質(zhì)量多多少少會(huì)受到影響。目前來說,混凝土依然是水利工程中最為主要的施工原材料之一,因?yàn)榛炷辆哂幸欢ǖ膹?qiáng)度、硬度,可以在很大程度上提高水利工程的穩(wěn)固性和延長其使用壽命。但在實(shí)際工程中，由于混凝土裂縫的病害，給水利工程埋下了一定的安全隱患，威脅周邊群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。在當(dāng)今的各種建筑中，都會(huì)檢測到大大小小的裂縫，由于裂縫造成的混凝土變化是物理性變，所以裂縫屬于物理性病害，在水利工程中會(huì)對混凝土的耐久性產(chǎn)生巨大的破壞。常見的防治措施有：

4.1 優(yōu)化混凝土的設(shè)計(jì)配合比

在正式動(dòng)工前，先用原材料進(jìn)行水泥功能試拌。在混凝土中盡量降低水泥的比例，利用I級粉煤灰來控制混凝土的水膠比，并用二級配粗骨料。在一些容易出現(xiàn)裂縫的部位，如孔洞周圍，轉(zhuǎn)角處等，設(shè)置一定的斜筋，來分擔(dān)混凝土需要承擔(dān)的拉應(yīng)力，減少裂縫。在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分發(fā)揮中低強(qiáng)度的水泥的強(qiáng)度和較低的結(jié)構(gòu)約束力，以防止混凝土自身剛度過強(qiáng)增加塑性裂縫發(fā)生幾率。

4.2 加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)措施

混凝土澆筑結(jié)束、拆模后要在混凝土表層覆蓋一層薄膜或草簾，以免水分過度流失。剛澆筑的混凝土非常脆弱，容易受到外界影響，因此進(jìn)行養(yǎng)護(hù)是非常有必要的。做好養(yǎng)護(hù)工作能夠有效避免出現(xiàn)初期裂縫，并保證初凝的混凝土能夠保持穩(wěn)定，逐漸完善其承壓能力?，F(xiàn)代建筑工程對于混凝土養(yǎng)護(hù)的重要性的認(rèn)識(shí)已經(jīng)有了很大進(jìn)步。鋼筋的銹蝕是氧化反應(yīng)造成的，那么，控制鋼筋接觸到的空氣，就能夠減少銹蝕，為此必須要在增加混凝土表面的保護(hù)層厚度。在選擇鋼筋和混凝土的材料是可以選擇抗腐性能強(qiáng)的材料，并在輔料中減少堿骨料的使用。堿骨料在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的腐蝕性，降低結(jié)構(gòu)的耐久性。

4.3 避免混凝土基礎(chǔ)不均勻沉降

在施工中，混凝土基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降是一個(gè)常見的問題，為了減少這一問題的發(fā)生，可以采取改善混凝土結(jié)構(gòu)的重量、結(jié)構(gòu)、科學(xué)安排工程工序等等，

可以減少混凝土基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降。但處理時(shí)要注意采用綜合性的方法，如果只是減少結(jié)構(gòu)重量，會(huì)造成自身重量增加而穩(wěn)定性卻無法保證，反而加重沉降不均的情況。

4.4 塑性收縮裂縫的預(yù)防措施

塑性收縮裂縫主要起因是混凝土本身材料性質(zhì)問題，因此首先要選擇性能合適的材料，一般來說，干縮值較小或強(qiáng)度高的硅酸鹽水泥是塑性收縮裂縫較少。澆筑前要先用水濕潤基層和模板，澆筑后要在混凝土表層及時(shí)附上薄膜，以免水分蒸發(fā)；或在混凝土表面噴上養(yǎng)護(hù)劑，形成隔絕層。施工時(shí)要注意周邊的氣候的環(huán)境，如果遇到極端天氣，比如大風(fēng)或者降溫，一定要做好防護(hù)措施。

4.5 沉陷裂縫的預(yù)防措施

沉陷裂縫多出現(xiàn)在混凝土地基位置，影響地基的穩(wěn)定。施工前要先對施工位置的土層進(jìn)行勘測，確定土層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，對松軟土層進(jìn)行夯實(shí)和加固。地基處的混凝土模板強(qiáng)度和剛度一定要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，能夠穩(wěn)定的為地基提供支撐力，并保證受力均勻。在凍土地區(qū)搭設(shè)模板要注意采取一定措施預(yù)防土層突然松動(dòng)。

4.6 施工管理措施

水利工程混凝土施工的管理工作有很強(qiáng)的技術(shù)性，因此要做好管理，首先要加強(qiáng)管理的技術(shù)含量，重視技術(shù)管理。施工過程中，施工工藝、流程對工程的質(zhì)量有著重要的影響，尤其是在澆筑過程中，如果出現(xiàn)工序錯(cuò)誤，會(huì)對整個(gè)工程的質(zhì)量和安全產(chǎn)生巨大的影響。施工管理要監(jiān)理施工技術(shù)交底責(zé)任制，要求設(shè)計(jì)人員必須與施工人員加強(qiáng)溝通，確保操作人員充分了解施工意圖和技術(shù)要點(diǎn)，并建立施工質(zhì)量監(jiān)督和檢驗(yàn)機(jī)制，確保施工質(zhì)量。其次，宣傳和推廣全方面、全過程、全員的質(zhì)量管理，讓所有參與施工的人員承擔(dān)起質(zhì)量監(jiān)督的工作。用預(yù)防代替過去事后檢驗(yàn)為主的機(jī)制，改變過去分散管理的形式，以系統(tǒng)性的觀點(diǎn)，對施工的全局進(jìn)行關(guān)注和管理，管理圍繞著質(zhì)量和安全兩個(gè)中心，從而提高工程質(zhì)量。

5 結(jié) 語

總的來看，在水利工程的施工中，許多因素都會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，如過大的荷載會(huì)引發(fā)結(jié)構(gòu)應(yīng)力裂縫，基礎(chǔ)不穩(wěn)定導(dǎo)致沉降裂縫，溫差過大引發(fā)溫度裂縫，養(yǎng)護(hù)不到位導(dǎo)致收縮裂縫等。造成裂縫的因素很多，產(chǎn)生裂縫的原因不同，要減少裂縫出現(xiàn)，必須對不同裂縫針對性的采取措施，通過適當(dāng)?shù)牟牧吓浔?、科學(xué)的養(yǎng)護(hù)和控制，來提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而消除裂縫。

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1007-7596(2016)12-0077-03

2016-12-22

劉冬華(1983-)，男，江西上饒人，助理工程師，從事水利工程施工工作。

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