水利施工中混凝土防裂縫技術探討

檀 洋

（河北省水利工程局，河北 石家莊 050000）

混凝土是水利工程施工中的常用材料。但在水利工程施工中，往往會出現(xiàn)混凝土裂縫，繼而導致水利工程出現(xiàn)滲漏，危及水利工程的安全。為保障水利工程的質量，必須認真研究混凝土防裂縫技術。

1 水利施工中常見的混凝土裂縫及其成因

1.1 水利施工中常見的混凝土裂縫

水利工程通常要進行大體積混凝土施工，據(jù)專家們調研統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)常見的混凝土裂縫有。

1.1.1 基礎貫穿裂縫

位于水利工程壩塊基礎部位，裂縫寬度較大，貫穿若干個混凝土澆筑層。

1.1.2 深層裂縫

裂縫深度較大、長度較長，貫通壩塊整個倉面與澆筑層[1]。

1.1.3 表面裂縫

又分為水平裂縫與垂直裂縫，常見于混凝土表面，未貫穿壩塊整個倉面與澆筑層，長度較短、深度較淺。

1.1.4 網(wǎng)狀裂縫

常見于壩塊暴露面，分布不規(guī)則，深度較淺。

1.2 混凝土裂縫的具體成因

1.2.1 溫度變形

目前，水利工程施工一般采取現(xiàn)場濕澆混凝土工藝。現(xiàn)澆的混凝土在凝結時，水泥中的石灰、氧化鈣與水化合會產(chǎn)生超過110 ℃的水化熱。在混凝土澆筑后的6～20 d內，若現(xiàn)場氣溫突然下降，則混凝土表面的溫度會急劇下降，但其內部溫度依舊很高，一旦大體積混凝土內外溫度相差超過25 ℃，便會產(chǎn)生較大的拉應力，撕裂混凝土。表面裂縫多是由于內外溫度過大造成的[2]。

1.2.2 收縮龜裂

混凝土在凝結過程中，表層水分將散失，體積逐漸收縮，而混凝土本身的強度又無法抵銷體積收縮的影響，因而產(chǎn)生龜裂。混凝土收縮裂縫較短的有20～30 cm長，較長的則有2～3 m長。水工混凝土骨料的性質對于收縮裂縫有很大的影響，據(jù)專家研究，砂巖的吸水率為5%，一年收縮率為0.116%；板巖的吸水率為1.35%，一年收縮率為0.068%；花崗巖的吸水率為0.8%，一年收縮率為0.047%；石灰?guī)r的吸水率為0.2%，一年收縮率為0.041%；石英巖的吸水率為0.3%，一年收縮率為0.032%。

1.2.3 結構裂縫

水利工程需要設置孔洞、牛腿，若這些部位被設計成直角形的棱角，便會產(chǎn)生巨大的應力集中，導致混凝土拉開、撕裂。

1.2.4 基礎不平整

若現(xiàn)澆混凝土的基巖不平整，存在較大的高低落差；則澆筑后的混凝土會在降溫過程中受到基巖的約束作用，產(chǎn)生應力集中，最終造成混凝土開裂[3]。

1.2.5 其他原因

當前，建材市場泥沙俱下，假冒偽劣水泥泛濫。若選擇了強度不達標的水泥，則無法保證混凝土的強度。除此之外，在施工過程中振搗不到位，也可能造成混凝土裂縫。

2 探討水利施工中混凝土防裂縫技術

2.1 做好土石方開挖施工

基礎不平整是混凝土裂縫的一個成因，因此，在進行土石方開挖施工時，必須保證基礎的質量。建基面必須整修平整，建基面若出現(xiàn)風化、破碎，或含有軟弱夾層、斷層，需用風鎬挖到設計要求的深度。建基面附著氧化鐵、碳酸鈣、氧化錳、黏土，可能影響基層與混凝土的結合，必須清理干凈[4]。

2.2 保證混凝土原材料質量

在進行混凝土澆筑作業(yè)前，首先必須保持混凝土原材料的質量。要根據(jù)水利工程的具體情況選擇不同的水泥：水位變化區(qū)域、水壩溢流面、水壩經(jīng)常遭受水泥沖刷的部位，須選用硅酸鹽水泥；水下部位的混凝土須選用礦渣硅酸鹽水泥或粉煤灰硅酸鹽水泥。中熱水泥中鋁酸三鈣含量不能超過6%，低熱水泥中鋁酸三鈣含量不能超過8%。水泥初凝時間不能少于60 min，終凝時間不能低于12 h。天然砂含泥量必須小于2%，表觀密度必須大于2 500 kg/m3，砂的細度模數(shù)應控制在2.4～2.8區(qū)間；卵石含泥量必須小于0.5%～1%，卵石吸水率必須在2.5%以下。控制好混凝土材料，可以有效防治收縮裂縫。

2.3 做好混凝土澆筑

進行基巖面澆筑時，須首先在基巖面上鋪設一層2～3 cm厚的水泥砂漿。大體積混凝土澆筑，須按設計的厚度、次序、方向，分層進行。在澆筑過程中，嚴禁向倉內加水。現(xiàn)場氣溫為20～30 ℃時，澆筑普通硅酸鹽水泥的間歇時間不允許超過90 min，澆筑礦渣硅酸鹽水泥的間歇時間不允許超過120 min。只要掌握好混凝土澆筑的間歇時間，就可以有效避免出現(xiàn)深層裂縫。澆筑混凝土后須使用振搗器進行振搗，嚴禁漏振[5]。

2.4 積極采取各種溫度控制措施

2.4.1 控制澆筑塊的尺寸

在水利施工實踐中，專家們發(fā)現(xiàn)：直徑＜15 m的圓柱形混凝土澆筑塊，無須采取溫控防裂措施；混凝土澆筑塊尺寸越大，長寬比越大，越是容易出現(xiàn)裂縫（ 澆筑塊尺寸從15 m增加至40 m，則溫度應力也會成正比急增）。因此，須合理分縫、分塊，控制澆筑塊的尺寸、形狀。澆筑塊長寬比應控制在1～2之間，長寬比不允許超過2.5。

2.4.2 合理安排混凝土澆筑進度

水利工程混凝土澆筑是分層進行的，因此，合理安排混凝土澆筑進度，在各層混凝土澆筑間歇期進行初期通水（通水流量控制在20 L/min） ，可以有效防治溫度裂縫。一般來說，澆筑層厚度在10～15 m區(qū)間時，若澆筑時間在12～2月之間，則間歇期可控制在3～7 d之間；若澆筑時間在3～5月、9～11月之間，則間歇期可控制在4～8 d之間；若澆筑時間在6～8月之間，則間歇期可控制在5～9 d之間。

澆筑層厚度在2～3 m之間，澆筑時間在12～2月之間，則間歇期應控制在5～9 d之間；澆筑時間在3～5月、9～11月之間，則間歇期應控制在6～10 d之間；澆筑時間在6～8月之間，則間歇期應控制在7～10 d之間。

2.5 主動防治結構裂縫

在為水利工程設計孔洞、牛腿時，須避免設計成直角形的棱角，孔洞棱角部位應設置45°的斜角，這樣可以改善結構應力。在條件允許的情況下，應盡量設計成圓角。

2.6 做好混凝土后期養(yǎng)護

澆筑混凝土后，需及時灑水，向混凝土適當增加水分。在混凝土表面應鋪設遮蓋物進行保溫，防止氣溫驟降造成溫度裂縫。養(yǎng)護時間不能少于14 d，壩體重要部位養(yǎng)護時間不能少于28 d。

3 結語

混凝土裂縫會嚴重影響水利工程質量。因此，需要在水利施工實踐中主動應用各種防裂縫技術，防治混凝土裂縫，不斷提高水工混凝土工程質量。