水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術(shù)分析

張士兵

水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術(shù)分析

張士兵

（濱?？h水利建筑工程總公司，江蘇 鹽城 224500）

混凝土是水利工程建設(shè)過程當(dāng)中最基礎(chǔ)的原材料，其質(zhì)量情況直接影響著水利工程的安全性能。混凝土澆筑完成后易受外界環(huán)境、自身性能等因素的影響而產(chǎn)生裂縫，影響水利工程的整體質(zhì)量和安全性。因此，結(jié)合水利工程施工中產(chǎn)生混凝土裂縫的原因，并根據(jù)實例對混凝土裂縫控制技術(shù)進行研究。

水利工程；混凝土；裂縫控制；養(yǎng)護技術(shù)

混凝土的使用成本較低，并且具備較強的抗?jié)B透能力、耐火性以及可塑性，因此被廣泛地應(yīng)用于各類建筑工程當(dāng)中，也是建設(shè)水利工程的基礎(chǔ)原材料之一。但在實際的施工過程中，經(jīng)常因設(shè)計方案不合理、混凝土養(yǎng)護不足、外界環(huán)境惡劣等因素而導(dǎo)致影響工程的整體質(zhì)量。因此，合理的混凝土裂縫控制技術(shù)對于水利工程建設(shè)來說，具有十分重要的意義。

1 水利工程施工中產(chǎn)生混凝土裂縫的原因

1.1 收縮裂縫

混凝土澆筑工作完成之后，如果在沒有完全凝固之前出現(xiàn)失水情況，或受大風(fēng)或高溫等天氣影響，很可能會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)收縮，產(chǎn)生中間寬度較大、兩端較細的裂紋。

1.2 沉陷裂縫

沉陷裂紋通常發(fā)生在冬季，受凍土解凍的影響，混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會被破壞，從而產(chǎn)生沉陷裂紋，這種裂紋較深，嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)錯位現(xiàn)象。沉陷裂紋的寬度與沉降量成正比例關(guān)系，通常情況下不會受混凝土結(jié)構(gòu)之外的因素影響。同時，如果混凝土地基不均，回填土密實度不足，會增加模板支撐間距，最終導(dǎo)致出現(xiàn)沉降不均勻的情況。

1.3 溫度裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)受環(huán)境溫度影響而產(chǎn)生的裂縫稱為溫度裂縫。通常情況下，溫度裂縫分為兩種：①由于混凝土結(jié)構(gòu)存在缺陷，這時如果結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度分布呈非線性，便會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，從而導(dǎo)致出現(xiàn)溫度裂縫；②建筑完成后，由于施工地區(qū)溫差較大，在拉應(yīng)力作用下，很可能出現(xiàn)裂縫。

1.4 干縮裂縫

干縮裂縫通常發(fā)生在混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護過程中，在混凝土澆筑完成后，需要根據(jù)工程需要進行有效養(yǎng)護。但如果出現(xiàn)養(yǎng)護環(huán)境惡劣、養(yǎng)護工具使用不當(dāng)?shù)惹闆r，很可能會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)干縮裂縫，這種裂縫的危害較大，容易使混凝土的結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。

2 水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術(shù)

2.1 工程案例

2.1.1 工程概況

L水電站工程混凝土攔河壩建設(shè)項目中，拱壩高289 m，壩呈雙曲拱形，拱頂弧長701.2 m，拱冠底部厚度達70.6 m，攔河壩體混凝土達686.7×104m3，是一項規(guī)模巨大的水利工程。混凝土方量大、岸坡陡、壩底厚、使壩體的溫度控制問題比較明顯。為此，對L水電站工程攔河壩11號壩段的混凝土進行研究，對其產(chǎn)生溫度裂縫的情況進行分析。

2.1.2 溫度應(yīng)力研究

11號壩段于2018-10-15T15：00開始澆筑，截止2019-04-16共澆筑12倉混凝土。其中2019-04-10—04-16共澆筑1倉混凝土。該倉混凝土澆筑期間，最高溫度為28.6 ℃，最低溫度為15.4 ℃，最小晝夜溫差為6.8 ℃，最大晝夜溫差12.1℃。通過對氣溫特點模擬，結(jié)合對溫度和應(yīng)力的計算情況，混凝土的計算最高溫度在溫控技術(shù)掌控范圍之內(nèi)，最大應(yīng)力出現(xiàn)的部位在混凝土與基巖接觸之處，并且發(fā)生的時間處于通過冷卻快要結(jié)束的階段。這倉混凝土澆筑完成后，在接下來的幾天中產(chǎn)生了較為頻繁的短期溫度變化，導(dǎo)致混凝土倉面一直處于溫降冷擊的作用之下，截至2019-04-01，不將溫降冷擊的應(yīng)力當(dāng)作壓應(yīng)力，其疊加的溫降冷擊的應(yīng)力值已經(jīng)達到了臨界點，具有較大的混凝土裂縫風(fēng)險。

2.1.3 溫度和應(yīng)力預(yù)報結(jié)果

結(jié)合氣象資料計算大壩的溫度和應(yīng)力情況。2019-04-17—04-23項目施工現(xiàn)場的最高與最低氣溫分別為31 ℃和18 ℃，最小晝夜溫差為8 ℃，最大晝夜溫差為11 ℃。另外，由于11號壩段的混凝土澆筑時間較短，剛好處于一個升溫階段，但后續(xù)隨著溫度的下降，壓應(yīng)力會逐漸降低。

2.2 混凝土裂縫控制技術(shù)研究

2.2.1 溫度控制

溫度是影響混凝土結(jié)構(gòu)的一種重要因素，很容易使混凝土出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。因此，在進行水利工程混凝土施工的過程當(dāng)中，對于溫度的控制要采取有效的措施。而混凝土由于自身發(fā)熱而出現(xiàn)的溫差則需要工作人員在選擇材料時，盡量選擇發(fā)熱量較低的水泥，從而降低水化熱情況，以此實現(xiàn)對混凝土溫差的有效控制。與此同時，如果施工溫度較高，相關(guān)人員應(yīng)該對混凝土做好降溫處理，從而減少混凝土當(dāng)中水分的蒸發(fā)。

另外，在澆筑混凝土的過程中，施工人員需要選擇合理的時間段，防止因澆筑時間過長而導(dǎo)致混凝土材料變形。一般情況下，混凝土的澆筑時間在7：00—10：00和15：00—18：00為宜，盡量不要在溫度較高的環(huán)境下工作，從而將溫度對混凝土質(zhì)量的影響降到最低，能夠在一定程度上降低混凝土產(chǎn)生裂縫的概率。

2.2.2 配比與攪拌

缺少科學(xué)合理的混凝土配比也是導(dǎo)致其出現(xiàn)裂縫的重要原因。因此，施工人員要對混凝土的配比進行科學(xué)控制，從而盡量降低混凝土出現(xiàn)裂縫情況的概率。要求施工人員在制作混凝土的過程中，結(jié)合水利工程項目的具體要求進行工作，以此保證混凝土配比達到工程需求標(biāo)準(zhǔn)。另外，混凝土的攪拌也是一個比較重要的環(huán)節(jié)，施工人員應(yīng)該保證混凝土攪拌的整體性和均勻性，從而在一定程度上降低混凝土離析的發(fā)生概率。與此同時，高度重視混凝土的運輸和儲存工作，不僅能夠避免混凝土出現(xiàn)變質(zhì)的情況，還能夠為后期施工過程中的配比和攪拌提供方便。

2.2.3 施工控制

對混凝土施工環(huán)節(jié)的合理控制是防治混凝土裂縫的一種十分有效的措施，比如二次振搗法。借助這一方法能夠使混凝土實現(xiàn)二次液化，在排出混凝土當(dāng)中多余水膜的同時，還能夠去除一些粗大的骨料，在一定程度上提升混凝土的均勻性和穩(wěn)定性，從而降低混凝土裂縫產(chǎn)生的概率。

不僅如此，在混凝土作業(yè)結(jié)束之后，及時保濕和保溫措施也能夠在很一定程度上降低混凝土裂縫出現(xiàn)的概率?？梢栽诨炷帘砻娓采w保溫膜，并且對外界的氣溫進行實時測量，根據(jù)外界氣溫的變化對混凝土采取相應(yīng)的防護措施，以此降低混凝土裂縫的發(fā)生概率?；炷潦┕み^程當(dāng)中，振搗工作尤為重要，這項工作需要工作人員具備較強的經(jīng)驗和技能基礎(chǔ)，清楚掌握混凝土泌水情況，同時還能夠根據(jù)實際情況適當(dāng)在混凝土當(dāng)中加入膠乳優(yōu)質(zhì)的煤灰，避免混凝土出現(xiàn)干縮裂縫。

2.2.4 材料控制

混凝土原材料的選擇不僅是直接影響混凝土整體質(zhì)量的關(guān)鍵因素，還是產(chǎn)生混凝土裂縫的又一原因。因此，水利工程項目進行過程中，要嚴(yán)格把控混凝土原材料的質(zhì)量。施工所用的混凝土原材料必須滿足工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以及國家的相關(guān)要求，并且添加優(yōu)質(zhì)、合理的添加劑。例如，在水泥的選擇上，要保證水泥的質(zhì)量，例如抗?jié)B能力、干縮性、強度等，必須嚴(yán)格參照施工標(biāo)準(zhǔn)進行選材。另外，在混凝土骨料的選擇方面，盡量采用風(fēng)化顆粒少、干凈、堅硬的石料，通過反擊破碎機軋制形成骨料后進行相應(yīng)的試驗檢測，確定各項數(shù)據(jù)達標(biāo)后才可以正式使用。不僅如此，混凝土的攪拌和調(diào)配過程中還需要加入適量的引氣劑與減水劑，從而保證混凝土的脆性與防水性。通過對混凝土原材料質(zhì)量的嚴(yán)格把控，能夠在很大程度上降低裂縫出現(xiàn)的概率，不僅使水利工程的質(zhì)量得到進一步提升，還能夠有效降低因混凝土裂縫導(dǎo)致的補休和返工情況等。

3 結(jié)束語

綜上所述，結(jié)合水利工程施工中產(chǎn)生混凝土裂縫的原因，并根據(jù)實例對混凝土裂縫控制技術(shù)進行詳細分析，在水利工程建設(shè)過程中，經(jīng)常會因原材料、配比設(shè)計、外界環(huán)境等因素導(dǎo)致出現(xiàn)混凝土裂縫。通過采用優(yōu)化配比、做好養(yǎng)護、控制原材料等多種方式，能夠在一定程度上降低混凝土裂縫的出現(xiàn)概率，從而使水利工程質(zhì)量得到保障。

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〔編輯：嚴(yán)麗琴〕