水利工程施工中混凝土裂縫防治措施分析

吳 昆

河南省正航建設(shè)工程有限公司

水利工程施工中混凝土裂縫防治措施分析

吳 昆

河南省正航建設(shè)工程有限公司

伴隨水利工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，因工程建設(shè)使用年限的增加，將導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象的大量出現(xiàn)。作為水利工程混凝土結(jié)構(gòu)施工的重要技術(shù)，裂縫控制措施選擇是否合理對(duì)建筑物使用壽命、后期質(zhì)量具有極大的影響。為此，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫防治方式選擇已經(jīng)成為水利工程施工的主要研究課題。本文主要對(duì)水利工程混凝土裂縫產(chǎn)生的原因、防治措施及修補(bǔ)方法進(jìn)行了分析與探究。

水利工程；混凝土裂縫；防治措施

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步與發(fā)展，我國(guó)水利工程項(xiàng)目不斷增多，施工技術(shù)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。混凝土材料是現(xiàn)代建筑工程中應(yīng)用最普遍的一種建筑材料，其強(qiáng)度大、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)得到建筑企業(yè)廣泛使用。但是，在水利工程施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)混凝土裂縫的現(xiàn)象，這也使得水利工程施工質(zhì)量得不到有效保障，影響了水利工程的實(shí)用性和有效性。應(yīng)充分分析水利施工中混凝土裂縫問(wèn)題，了解其出現(xiàn)裂縫的原因，并提出切實(shí)有效的防治措施，消除裂縫帶來(lái)的不利影響，確保水利工程施工質(zhì)量得到有效控制，滿足水利工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，提高工程項(xiàng)目實(shí)際效果。

一、水利工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

1、收縮裂縫。混凝土在硬化的過(guò)程中，由于干縮引起的體積變形受到約束時(shí)產(chǎn)生的裂縫，這種裂縫的寬度有時(shí)會(huì)很大，甚至?xí)灤┱麄€(gè)構(gòu)件。混凝土微觀裂縫一般肉眼看不到，它是內(nèi)部固有的一種裂縫，也是不連貫的。寬度在0.05mm以下這種混凝土本身固有的微觀裂縫，在荷載不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定的情況下視為無(wú)害，反之有害。在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起混凝土收縮而產(chǎn)生的裂縫。收縮裂縫多為規(guī)則的條狀，很少交叉，常發(fā)生在結(jié)構(gòu)的變截面處，往往與受力鋼筋平行。這種裂縫多發(fā)生在大體積的混凝土和梁、板、柱等塊體構(gòu)件，危害較大，尤其是暴露在大氣中的構(gòu)筑物影響更大。如不加以防止，很可能會(huì)造成嚴(yán)重后果。

2、超載裂縫。構(gòu)件在超出設(shè)計(jì)的均布荷載或集中荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力彎矩，出現(xiàn)垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫，構(gòu)件在較大剪力作用下，產(chǎn)生斜裂縫，并向上、下延伸。即混凝土構(gòu)件超載使用時(shí)，造成變形、受力不均等原因產(chǎn)生的裂縫，一般均發(fā)生在構(gòu)件受力彎矩最大的部位，成條狀，但分布不像收縮裂縫那樣均勻，擴(kuò)展方向也相反，一般沿受力鋼筋垂直方向或斜向擴(kuò)展。產(chǎn)生超載裂縫的原因，往往是在施工中構(gòu)件上受到了不適當(dāng)?shù)氖┕ず奢d或者上部建筑物過(guò)早施工。

3、沉降裂縫。即因地基差異沉降或構(gòu)件結(jié)合不良、剪應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度而產(chǎn)生的一種混凝土裂縫，多見(jiàn)于填土地基、樁基沉降不均勻的各種基礎(chǔ)與墻體。這種裂縫一般與地面垂直，或成300～400角方向發(fā)展，寬度因荷載大小而異，與沉降值成比例。沉降裂縫危害極大，并且很難處理。因此在設(shè)計(jì)上必須采取有效措施，在先期探測(cè)、施工和使用過(guò)程中斗要加強(qiáng)觀測(cè)和巡視。

4、溫度裂縫。如混凝土水化時(shí)產(chǎn)生的大量水化熱得不到散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差較大，使混凝土的形變超過(guò)極限引起裂縫。當(dāng)有約束時(shí)，混凝土熱漲冷縮所產(chǎn)生的體積漲縮，因?yàn)槭芗s束力的限制，在內(nèi)部產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，由于混凝土抗拉強(qiáng)度低，容易被溫度引起的拉應(yīng)力拉裂，從而產(chǎn)生溫度裂縫。

二、水利工程混凝土裂縫有效控制的具體措施

1、混凝土配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)。摻入粉煤灰，選擇減水劑，保證泵送流動(dòng)度。采集原材料進(jìn)行試拌，盡可能地減少水泥用量，添加Ⅰ級(jí)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(jí)配。摻入適量的粉煤灰對(duì)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。

2、原材料的選擇。砂料細(xì)度模數(shù)控制在2.4以上，含泥量控制在1%內(nèi)。碎石針片狀控制在10%以內(nèi)，含泥量控制在1%內(nèi)，盡可能使用低水熱化水泥，控制原材料的質(zhì)量不使混凝土產(chǎn)生收縮。

3、施工過(guò)程控制。a.二次振搗法消除混凝土沉縮裂縫。對(duì)于澆筑后坍落度已經(jīng)消失開(kāi)始初凝的混凝土進(jìn)行二次振搗，混凝土?xí)匦乱夯茌^好地消除粗骨料、鋼筋下面的水膜，消除沉縮收縮量。泵送混凝土特別需要二次振搗。b.二次壓光消除混凝土塑性收縮裂縫。此種裂縫是混凝土表面水分散失引起的，發(fā)生在混凝土初凝至終凝期間，消除此種裂縫應(yīng)使用機(jī)械抹光機(jī)進(jìn)行大面積、高強(qiáng)度的提漿抹光，然后使用機(jī)械收光機(jī)進(jìn)行大面積、高強(qiáng)度的收光，將極大地提高混凝土的平整度和表面強(qiáng)度，在混凝土終凝前再進(jìn)行二次人工抹壓收光。c.控制約束裂縫的措施。混凝土約束裂縫的產(chǎn)生是混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大或收縮引起的約束拉力超過(guò)了混凝土的抗拉強(qiáng)度，在混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大、氣溫驟降時(shí)，及時(shí)采取保溫、保濕措施，加強(qiáng)測(cè)溫和氣溫預(yù)報(bào)，做到防護(hù)及時(shí)。閘墩下部與底板同時(shí)澆筑或盡量縮短閘墩與閘底板之間澆筑的時(shí)間間隔，可有效控制閘墩裂縫發(fā)生。

4、混凝土干縮裂縫的控制措施。混凝土存在空隙產(chǎn)生濕脹干縮，加強(qiáng)振搗使之密實(shí)，清除混凝土中的泌水，加強(qiáng)表面的抹壓收光，摻加優(yōu)質(zhì)粉煤灰，降低水灰比，可有效地控制混凝土濕脹干縮裂縫產(chǎn)生。

5、混凝土內(nèi)部的溫度控制。大體積混凝土內(nèi)部埋設(shè)熱電耦測(cè)溫，掌握混凝土內(nèi)部的溫升變化及內(nèi)部最高溫度的發(fā)生時(shí)間，通過(guò)蓄熱保溫使混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)。常采用兩層農(nóng)膜加干鋪兩層草袋的做法。為了防止裂縫，可以水利工程施工現(xiàn)場(chǎng)采取一下措施：改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝土摻混合料，加引氣劑或塑化劑等，減少混凝土中的水泥用量，炎熱天氣攪拌混凝土?xí)r加冰塊或用水將碎石冷卻，降低混凝土的澆筑溫度；溫度較高澆筑混凝土尤其是大體積混凝土?xí)r應(yīng)盡量減少澆筑厚度，最好控制在500mm以內(nèi)，以便于表面散熱；第二層澆筑應(yīng)在第一段混凝土初凝前澆筑完畢前；根據(jù)混凝土澆注面積，在混凝土上中下部設(shè)置一定數(shù)量測(cè)溫管，定時(shí)測(cè)定內(nèi)外溫度，前4 天每2h 測(cè)一次，5～7 天每4h 測(cè)一次，8～15 天每天一次，并及時(shí)記錄，確保混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)，做到及時(shí)觀察，出現(xiàn)溫度超偏，可通過(guò)調(diào)整養(yǎng)護(hù)方式來(lái)降低溫差；規(guī)定合理的拆模時(shí)間，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度，加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)措施，現(xiàn)場(chǎng)通常采取措施為混凝土澆注后先覆蓋一層塑料薄膜，用麻袋裝鋸末，厚度80～100mm 進(jìn)行中層覆蓋，最后覆蓋1～2 層100mm厚巖棉被；另外，夏季施工中對(duì)于長(zhǎng)期暴露在外面的混凝土塊進(jìn)行撒水養(yǎng)護(hù)工作，避免因?yàn)榛炷羶?nèi)部水分蒸發(fā)過(guò)快在成裂縫的產(chǎn)生。在澆灌混凝土施工過(guò)程中，應(yīng)盡量避免在大風(fēng)大雨中進(jìn)行。

三、水利工程構(gòu)筑物已產(chǎn)生裂縫的修補(bǔ)方法

充填法：對(duì)于裂縫寬度大于0.5mm的裂縫，沿裂縫處鑿成“U”形或“V”形槽，槽頂寬約10cm，在槽中充填密封材料。充填材料采用水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、彈性環(huán)氧砂漿、聚合物水泥砂漿等。如果鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋已經(jīng)銹蝕，則將混凝土鑿開(kāi)到能夠處理已經(jīng)生銹的鋼筋部分，將鋼筋除銹，再在槽中充填水泥砂漿或環(huán)氧樹(shù)脂砂漿等材料。

注入法：注入法分壓力注入法（灌漿法）與真空吸入法兩種。灌漿法適應(yīng)于較深較細(xì)的裂縫，而真空注入法則利用真空泵使縫內(nèi)形成真空，將漿材注入縫內(nèi)，該方法適應(yīng)于各種表面裂縫的修補(bǔ)。灌漿材料有水泥漿材、普通環(huán)氧漿材、彈性聚氨酯漿材、水溶性聚氨酯漿材等。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水工建筑構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)安全和防滲等主要由混凝土承擔(dān)，因此混凝土的質(zhì)量極其重要。因此，減少和控制混凝土裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，對(duì)提高混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，進(jìn)而提升水工建筑物的安全起著極為重要的作用，必須加以重視。

［1］李進(jìn)國(guó)；混凝土裂縫控制技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用［A］；土木建筑學(xué)術(shù)文庫(kù)（第8卷）［C］；2012年

［2］劉軍；趙華；銅場(chǎng)水庫(kù)泄洪（導(dǎo)流）洞底板混凝土裂縫原因分析與探討［A］；2008中國(guó)水力發(fā)電論文集［C］；2008年