探析水利施工中混凝土裂縫的原因及防止措施

文/遲明陽(yáng) 黑龍江省龍翔水利工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司 黑龍江哈爾濱 150028

水利工程作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施工程，對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)、民生福祉具有重要的意義。當(dāng)前我國(guó)在建的水利工程項(xiàng)目較多，如何提高建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量是一個(gè)重要的問題。在水利工程建設(shè)中要使用大量的混凝土來奠定基礎(chǔ)或者作為支撐機(jī)構(gòu)。混凝土施工當(dāng)面面臨的最大問題是在澆筑時(shí)容易后期出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，這不僅影響整體的美觀性和耐久度，也將嚴(yán)重影響整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和水利工程的可靠性。

1、水利工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因

在水利建設(shè)施工中所遇到混凝土開裂現(xiàn)象，可能引起的原因不同，我們大體上根據(jù)產(chǎn)生原因的不同將其歸為三類不同的裂縫，即塑性開裂、溫差開裂以及安定性開裂。

1.1 塑性開裂

塑性開裂是指水利工程施工教主的混凝土在后期水分蒸發(fā)速度太快或者外界空氣流太強(qiáng)，造成混凝土表面的蒸發(fā)速度不一致，使得混凝土不同區(qū)域的含水量不同，這樣在含水量差異較大的區(qū)域就會(huì)產(chǎn)生開裂。這種開裂的嚴(yán)重程度往往還與施工項(xiàng)目的混凝土結(jié)構(gòu)的表面積和體積有關(guān)，混凝土的表面積越大、體積越大開裂的程度越嚴(yán)重。[1]而水利工程中往往對(duì)混凝土使用量巨大，所以水利工程中出現(xiàn)這種混凝土開裂問題最嚴(yán)重。塑性開裂是一種在混凝土中不連續(xù)的開裂現(xiàn)象，也是混凝土建筑最常見的病害之一，為此要嚴(yán)加控制這種開裂問題。

1.2 安定性裂紋

安定性裂紋是指在混凝土表面或者內(nèi)部出現(xiàn)的呈現(xiàn)一定均勻性分布的微裂紋或者龜裂，這種裂紋產(chǎn)生的原因往往在于混凝土材料如水泥、沙子等材料質(zhì)量不佳，或者配方比例存在問題。也有可能是在混凝土中包裹的鋼筋材料受到外界腐蝕導(dǎo)致混凝土開裂。

1.3 溫差開裂

溫差開裂是另一大混凝土開裂類型。溫差開裂是指由于在混凝土內(nèi)部或者外部的溫度受熱不同，導(dǎo)致熱脹冷縮的區(qū)域不同，最終在二者的邊界上產(chǎn)生裂紋。開裂問題的嚴(yán)重程度與混凝土內(nèi)外部溫差的大小有關(guān)，溫差越大開裂問題越嚴(yán)重。同樣在溫度過低時(shí)，低于零度狀態(tài)時(shí)，混凝土所含的水分凝結(jié)成冰，體積膨脹，對(duì)混凝土產(chǎn)生冷脹壓力。過冷的水在混凝土中異動(dòng)產(chǎn)生滲透壓，由此當(dāng)二者增大到一定程度時(shí)，就會(huì)超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土開裂破壞。水利施工混凝土溫差開裂又可以細(xì)分成三種，一是水利工程建設(shè)初期，在澆灌混凝土?xí)r放熱巨大，此時(shí)產(chǎn)生大量的水化熱，由此導(dǎo)致溫差產(chǎn)生混凝土開裂。二是在混凝土結(jié)構(gòu)凝固后，施工人員拆卸模具或者支撐材料，混凝土在模具包裹部分的溫度驟降，從而導(dǎo)致此處的溫差加大，進(jìn)而導(dǎo)致開裂的問題產(chǎn)生。

2、水利工程混凝土開裂問題

2.1 水利工程混凝土分析

混凝土作為水利施工工程中大量使用的材料，其性能優(yōu)劣對(duì)整個(gè)水利施工項(xiàng)目質(zhì)量有著深遠(yuǎn)的影響。混凝土開裂在水利工程建設(shè)上的破壞主要是，水利工程中工作的混凝土所處環(huán)境惡劣，開裂會(huì)導(dǎo)致外界水和潮濕空氣進(jìn)入到混凝土內(nèi)部，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部用于加強(qiáng)強(qiáng)度的鋼筋材料發(fā)生腐蝕，進(jìn)而影加速整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久度的降低速度。這會(huì)大大降低混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力，也會(huì)大大縮短水利工程的使用年限。因此要對(duì)水利工程混凝土產(chǎn)生裂紋原因進(jìn)行分析，并運(yùn)用合理的對(duì)策制定施工方案，控制整個(gè)工程的裂紋問題，進(jìn)而提高水利工程使用的安全性。

2.2 水利工程混凝土裂縫的危害

混凝土開裂問題對(duì)于水利工程質(zhì)量影響較大。輕則是整體工程強(qiáng)度降低壽命縮短，重則導(dǎo)致水利堤壩的結(jié)構(gòu)變化，發(fā)生滑移垮塌的危險(xiǎn)。在水利建設(shè)中，由于混凝土裂縫產(chǎn)生泄露的問題主要表現(xiàn)在，在與水直接接觸的混凝土區(qū)域，水壓力作用會(huì)使得裂紋逐漸擴(kuò)大，這大大降低了此處混凝土的強(qiáng)度。另一方面，裂紋的擴(kuò)大使得更多的水進(jìn)入到混凝土內(nèi)部，腐蝕鋼筋，進(jìn)行水解破壞，大大破壞混凝土強(qiáng)度和整體完整性。[2]

3、水力工程混凝土裂縫的防治措施

水利工程中要嚴(yán)格防范混凝土裂縫的危害，為此要采取積極的措施避免或者降低裂紋出現(xiàn)的程度。采取的防治措施如下：

3.1 優(yōu)化混凝土的設(shè)計(jì)配合比

對(duì)混凝土開裂問題進(jìn)行深入探討，首先要明確混凝土質(zhì)量好壞對(duì)于產(chǎn)生裂紋影響巨大。研究表明，盡可能的減少混凝土中水利用量，添加粉煤灰，這可以大大改善混凝土的包容性和熱傳導(dǎo)性，減少收縮并且提高腐蝕能力。在混凝土結(jié)構(gòu)中要合理設(shè)計(jì)鋼筋支撐點(diǎn)，這樣可以減少混凝土中水泥砂漿的使用，并且提升了整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。在混凝土設(shè)計(jì)中，利用中強(qiáng)度的水泥可以保證混凝土后期凝固具有足夠的強(qiáng)度。

3.2 避免混凝土基礎(chǔ)不均勻沉降

混凝土是多種材料混合而成的，這些材料在粒度、密度方面存在差異，因此在靜置和凝固時(shí)會(huì)產(chǎn)生物理沉積。加之水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)體積重量巨大，這大大加劇了沉降現(xiàn)象，因此在水利工程建設(shè)中，要采取措施解決不均勻沉降的出現(xiàn)。

3.3 塑性收縮裂縫的預(yù)防措施

針對(duì)收縮裂紋可以采取多種措施解決。首先在于對(duì)于原材料的選擇，選擇收縮性能較小、強(qiáng)度高的硅酸鹽水泥。再次在混合時(shí)，要嚴(yán)格控制水灰的重量比，并通過摻雜防凍液或者減水劑來提升混凝土的性能。其次在澆注混凝土?xí)r，要嚴(yán)格遵從規(guī)范進(jìn)行操作，對(duì)基層和模板事先進(jìn)行澆水濕潤(rùn)。在澆注混凝土結(jié)束后，有必要在混凝土表面覆膜，以此避免陽(yáng)光暴曬和水汽的侵襲。在高溫和大風(fēng)天氣施工，積極設(shè)置防風(fēng)和遮陽(yáng)的設(shè)施，來保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)。

3.4 加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)措施

在完后混凝土澆筑后，要對(duì)凝固的混凝土進(jìn)行灑水作業(yè)，保證表面混凝土的濕潤(rùn)，負(fù)責(zé)可能會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)外的含水量不同、溫度不同產(chǎn)生裂紋。在混凝土凝結(jié)拆除模板時(shí)，對(duì)于拆除模板的區(qū)域要及時(shí)掛簾閉光和澆水處理，一邊養(yǎng)護(hù)保持濕潤(rùn)。這樣做不僅可以預(yù)防初期可能出現(xiàn)的裂紋，還對(duì)混凝土的最終凝固大有好處，可以提升混凝土整體的強(qiáng)度和承壓能力。

結(jié)語：

總之，混凝土裂紋作為水利施工中常見的缺陷要嚴(yán)加防范，將裂紋危害程度降到最低，有利于我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展，社會(huì)的效益提高，有利于保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。為防止水利工程中混凝土開裂，必須在水利工程項(xiàng)目開始時(shí)就密切關(guān)注混凝土施工的各工序和各要素裂紋產(chǎn)生的原因和分析方法，利用多項(xiàng)舉措多管齊下綜合治理，從而加強(qiáng)水利工程施工過程中對(duì)混凝土材料質(zhì)量和各個(gè)環(huán)境影響因素的控制，進(jìn)而減少混凝土開裂的程度和趨勢(shì)，從而提升水利工程的整體質(zhì)量。