水利工程中混凝土裂縫控制

郭繼東

(遼寧省水利廳，遼寧 沈陽 110003)

水利工程中混凝土裂縫控制

郭繼東

(遼寧省水利廳，遼寧 沈陽 110003)

摘要：水工混凝土裂縫問題已成為較難克服的水利工程質(zhì)量通病之一。出現(xiàn)裂縫的原因較為復雜，混凝土裂縫的出現(xiàn)不僅會影響建筑物的美觀，更重要的是可能影響建筑物的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、耐久性。本文簡要介紹水利工程中結(jié)構(gòu)混凝土裂縫的類型，分析了裂縫產(chǎn)生原因，闡述了裂縫控制方式、修補措施，供水利工程人員參考。

關(guān)鍵詞：水利工程；混凝土；裂縫；建筑物

1混凝土裂縫的類型

混凝土裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)由于內(nèi)外因素的作用而產(chǎn)生的物理結(jié)構(gòu)變化。按照裂縫產(chǎn)生的原因，水利工程中混凝土裂縫的類型共有五種(干縮裂縫、塑性裂縫、施工裂縫、沉降裂縫和溫度裂縫)，其中干縮裂縫，塑性裂縫和施工裂縫是較為常見的。

干縮裂縫指的是由于混凝土受外界環(huán)境影響，表層的水分易蒸發(fā)，內(nèi)部的材料與外界接觸少，水分不易流失，外層的材料比內(nèi)層更容易變形，由于兩者之間變化不同步導致出現(xiàn)裂縫[1]。一般情況下，在混凝土施工完成的兩周左右極易出現(xiàn)。干縮裂縫的形狀通常呈現(xiàn)不規(guī)則網(wǎng)狀，并且裂縫長度極短。干縮裂縫容易使混凝土的內(nèi)部進一步開裂，導致混凝土構(gòu)件的抗壓性能大大降低從而使它的使用年限減少。

塑性裂縫指的是在混凝土即將凝固的時候，表面的水分由于受外界環(huán)境影響，蒸發(fā)的非?？?，從而產(chǎn)生了裂縫，這種類型的裂縫一般是由于環(huán)境溫度過高或風力過大造成的，它的特征是裂縫的長度通常情況下都比較短，并且裂縫之間都是沒有聯(lián)系的。如果塑性裂縫未得到及時的處理，就會產(chǎn)生龜裂的現(xiàn)象，使其影響無限放大。

施工裂縫主要指混凝土構(gòu)件在施工過程中，混凝土構(gòu)件出現(xiàn)各種方向的裂縫。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因有，施工時水泥澆筑的用水量較少或構(gòu)架支撐板的位置安排不合理等。

其余兩種不常見的裂縫類型分別為沉陷裂縫和溫度裂縫。

2水利工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

2.1環(huán)境原因

在水利工程施工過程中，混凝土裂縫受到外界環(huán)境的影響是比較大的，比如，外界環(huán)境的溫度和濕度。如果外界環(huán)境溫度比較低，就會使混凝土表面收縮，從而導致裂縫的產(chǎn)生[2]。因為環(huán)境的變化會影響混凝土表面的張力，一旦表面張力超過負荷，就會有縫隙產(chǎn)生。所以，溫度的控制對于混凝土來說是非常關(guān)鍵的。天氣情況也會影響到水利施工，在冬季的時候，就必須嚴格控制施工區(qū)域的環(huán)境溫度，防止出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。在夏季的時候，就應該在混凝土的表面多加水來改善環(huán)境濕度，防止因水分的過分流失而導致混凝土內(nèi)在受力不均出現(xiàn)裂縫。

2.2材料原因

在混凝土的配置過程中，水泥是主要的配置原料。水泥型號的選擇是很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，承包商要盡量選用收縮量不高的水泥。摻加不同類型的摻和料，比如粉煤灰、抗裂防水劑等。普通硅酸鹽水泥本身具有熱穩(wěn)定性差但硬度較高的特點，而且在水泥遇水時，會釋放出大量的熱量。使配置的混凝土內(nèi)部環(huán)境溫度升高，混凝土內(nèi)外環(huán)境溫度梯度較大，從而使混凝土自身結(jié)構(gòu)受損產(chǎn)生裂縫。在配置材料的過程中，如果水泥的用量過大，就會導致混凝土的收縮性變強，最終可能導致混凝土發(fā)生坍塌現(xiàn)象。如果原材料的配置比例不合理，例如，選用砂率過高時就會出現(xiàn)混凝土硬度不夠的現(xiàn)象，從而導致裂縫的產(chǎn)生。

2.3養(yǎng)護原因

在水利工程完工后，混凝土的后期養(yǎng)護也是十分重要的。如果后期的養(yǎng)護不夠，就會增加裂縫產(chǎn)生的概率。因為混凝土表面容易干燥失水，所以混凝土的表面容易變形，并且在露天施工環(huán)境中，混凝土完全暴露在空氣中，其中的水分非常容易揮發(fā)掉，因此，發(fā)生形變也是十分常見的。所以，在后期的養(yǎng)護過程中，施工人員應該經(jīng)常性采取各類措施保證混凝土表面濕潤，這樣可以保證混凝土的含水量。由此可見，施工人員應該通過不定期向混凝土灑水、噴淋、蒸汽養(yǎng)護、噴霧改善局部小氣候等養(yǎng)護方式，保證混凝土內(nèi)部水分維持在正常范圍內(nèi)，降低混凝土裂縫產(chǎn)生的幾率[3]。

2.4其他原因

除了上面提及的原因，還有異常變形和地質(zhì)變動等因素，導致混凝土裂縫的產(chǎn)生。水利工程完工后，需要一定的時間使混凝土凝固。異常變形主要指的是混凝土的塑性收縮，由于太陽長時間暴曬，使混凝土的水分急速蒸發(fā)，從而導致裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生。例如，水利工程的實施面積較大，混凝土干錮所需要的時間比較長，但是由于天氣的原因?qū)е滤执罅空舭l(fā)，最終導致裂縫的產(chǎn)生。一般情況下，水利工程的施工現(xiàn)場都較為偏僻，這些區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造通常都比較復雜，其隨著季節(jié)的變動地質(zhì)也會相應的變化。例如，當夏季到來的時候，水下地質(zhì)運動就比較頻繁。這樣也會使混凝土產(chǎn)生裂縫[4]。

3水利施工中混凝土裂縫的控制方式

3.1從溫度方面進行控制

在水利工程的施工過程中，應該根據(jù)施工環(huán)境的具體溫度來對混凝土的實際施工條件進行預測。由于混凝土的特性，設計人員不得不對施工現(xiàn)場的實際情況進行考察，這樣便于施工方案的改善，可以使混凝土的質(zhì)量得到提升。比如，在實際施工過程中，混凝土進入模板后，容易出現(xiàn)模板變形的情況，也可能出現(xiàn)模板與原先設計位置不相符的情況。這是由于混凝土中水泥遇水會釋放大量的熱從而導致模板變形和移位；如果在施工過程中發(fā)生了這種現(xiàn)象，施工人員應立即停止向水泥中注水。一般情況下，在春夏季時，其澆筑溫度通常控制在20 ℃之下。在秋冬季節(jié)的時候，溫度一般控制在15 ℃之上。由此可見，在實際施工過程中，需要對現(xiàn)場的溫度進行考察，從而對方案進行調(diào)整或者人為采取有效的工程措施改善施工區(qū)域小氣候條件，最終使混凝土的質(zhì)量得到保證。

3.2從材料方面進行控制

對于防治水利工程中出現(xiàn)混凝土裂縫，從材料方面進行避免是最為有效的方式之一。首先應從砂料的細度考慮，一般情況下，其細度通常選擇2～3。砂料的含泥量一般要少于其總重量的2%。碎石的含量通常要少于12%。在進行材料的混合配比時，最好采用熱量較低的水泥。原材料的質(zhì)量越高，混凝土產(chǎn)生裂縫的幾率就越小。同時，原料的配比也是施工人員應該注意的問題，在進行混凝土的配置時，應將適量的粉煤灰摻入其中，使用聚合型減水劑使配料中的水分控制在一定的范圍內(nèi)。對混凝土泵送的速度和動力給予保證。對原料進行適當?shù)臄嚢?，盡量使水泥的使用量減少到最低。然后，向其中加入一定量的煤灰、礦渣粉、硅粉、石灰石粉等，使混凝土的強度得到進一步的提升，從而防止收縮現(xiàn)象的發(fā)生，同時也可以避免腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。

3.3從混凝土的后期養(yǎng)護方面進行控制

在混凝土施工完成后，按照設計進行定期的混凝土養(yǎng)護也是非常重要的。為了減少混凝土在后期出現(xiàn)裂縫，施工人員應該對混凝土做好相應的養(yǎng)護。由于早齡期混凝土抗裂能力較差，遇到氣溫驟變?nèi)菀桩a(chǎn)生裂縫。混凝土構(gòu)件的表面保溫對抵御外界溫度驟變起到非常重要的作用，在良好的養(yǎng)護條件下，不僅有利于混凝土強度的增長，還可以減少混凝土表面裂縫的產(chǎn)生。應安排一定數(shù)量的專業(yè)技術(shù)人員不定期對其情況進行勘測，使水利工程混凝土成分在一定范圍內(nèi)波動，從而使混凝土的抗壓能力增強，延長混凝土工作壽命，提高水工混凝土的耐久性能。在后期的養(yǎng)護工作期間，容易出現(xiàn)因混凝土不均勻而產(chǎn)生的沉降現(xiàn)象。對于這種情況，施工人員應該減少混凝土的承載物并且合理的改善其結(jié)構(gòu)。盡可能的使混凝土從內(nèi)部和外部兩方面得到改善。

3.4從監(jiān)督管理的角度進行控制

我國的水利工程發(fā)展十分迅猛，但是水利工程中混凝土的裂縫對施工成果造成了很大的影響。所以，面對我國水利工程中產(chǎn)生的問題，在提升專業(yè)人員工作水平的同時，也要保證水工混凝土的施工質(zhì)量，盡量避免或減少混凝土工程裂縫的產(chǎn)生?？梢栽谑┕がF(xiàn)場安排固定的監(jiān)督人員，通過對施工進程的監(jiān)督，保證混凝土施工質(zhì)量[5]。

首先，從混凝土的生產(chǎn)流程中就制定嚴格的規(guī)章制度，使施工人員的操作規(guī)范性得到提升；其次，要提升施工人員的整體素質(zhì)，盡量做到在第一時間發(fā)現(xiàn)問題，盡快地解決問題；再者，通過在水利工程混凝土中預埋相應觀測儀器的手段對混凝土出現(xiàn)的裂縫進行精確觀測。

4水利工程混凝土裂縫處理措施

為了改善水利工程混凝土質(zhì)量和提高混凝土的耐久性，對于產(chǎn)生的混凝土裂縫應進行修補處理，目前混凝土裂縫處理的類型大致有以下三種：

(1)填充法。沿著混凝土的裂縫部位開鑿V型槽，在槽中充填環(huán)氧砂漿、聚合物水泥砂漿等材料。如果發(fā)現(xiàn)混凝土構(gòu)件中的鋼筋已被銹蝕，生銹的鋼筋部分上層所有混凝土應采取措施鑿除，對鋼筋除銹后充填環(huán)氧樹脂砂漿或水泥砂漿等密封材料。該方法一般適用于大于0.5 mm的裂縫寬度。

(2)表面遮蓋法。一種在混凝土裂縫表面涂抹的修補方法，這種情況常用于混凝土細微裂縫的處理。

(3)灌注法。灌注法分為真空灌注法和壓力灌注法兩種。真空灌注法適用于各種表面裂縫的修補，即利用真空泵使縫內(nèi)形成真空狀，裂縫內(nèi)部注入選擇好的漿材；壓力灌注法適用于較深較細的裂縫，工程普遍應用的灌漿材料主要有彈性聚氨酯漿材、水泥基漿材、水溶性聚氨酯漿材、普通環(huán)氧漿材等。

經(jīng)過修補處理的混凝土裂縫主要采取破壞性(鉆芯取樣)和非破壞性(壓水試驗)兩種類型的檢測方式判斷其是否達到各種混凝土設計指標。

5結(jié)語

混凝土裂縫幾乎成為了水利工程施工中的通病，本文主要簡述了水利工程混凝土工程裂縫的控制措施，介紹了裂縫的定義和分類，說明了水利工程中裂縫產(chǎn)生的原因，并進行了初步分析，雖然學術(shù)界對混凝土裂縫的計算方法和成因有各自不同的理論，但對于改善措施的意見和具體的預防還是比較統(tǒng)一的。提出應從原材料選擇、配合比設計、結(jié)構(gòu)設計、混凝土澆筑溫度控制、表面溫控和后期養(yǎng)護等多方面采取綜合措施，可以有效降低水利工程混凝土裂縫的產(chǎn)生幾率，提高水利工程結(jié)構(gòu)物混凝土使用耐久性，可以供廣大水利工作者參考。

參考文獻：

[1]肖晗.水利施工中的混凝土裂縫的原因及防治措施[J].江西建材，2013(5):186-187.

[2]張曉翔，楊志春，章正江.淺談水利工程中的混凝土裂縫控制[J].科技創(chuàng)新與應用，2013(16):186.

[3]方虎玉.水利工程中混凝土溫度裂縫的成因和防治[J].河南科技，2011(10):76.

[4]鄧麗，王展.水利施工中混凝土裂縫的原因及其控制對策解析[J].中國水運，2014(1):53.

[5]常小佩.淺談水利施工中混凝土裂縫的防治技術(shù)[J].河南建材，2012(3):20-21.

作者簡介：郭繼東(1976-)， 男 ，工程師，從事農(nóng)田水利工程管理工作。

中圖分類號：TV431;TU528

文獻標志碼：A

文章編號：2096-0506(2016)05-0066-03