水利施工工程中混凝土裂縫措施控制技術(shù)探討

王志勇 新疆兵團(tuán)勘測設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司石河子分公司一分院

水利工程要想獲得圓滿完工，需要消耗較多的混凝土，而部分小型的水閘系統(tǒng)承載力都是借助鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而獲得支撐。但是在實(shí)際施工時(shí)會出現(xiàn)較多不確定的因素，對最終的混凝土質(zhì)量造成影響，混凝土也會出現(xiàn)不同程度的裂縫。這種裂縫會對最終的結(jié)構(gòu)造成負(fù)面侵蝕，對整個(gè)水利工程的結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生不良影響。鑒于此，在開展水利工程建設(shè)時(shí)，一定要重視混凝土裂縫問題，根據(jù)實(shí)際情況開展具有針對性的控制措施。

1.水利工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 沉降裂縫

在施工時(shí)如果振動不夠充分，會導(dǎo)致混凝土局部發(fā)生不密實(shí)情況，如果震動的時(shí)間過長，也會讓石子進(jìn)入到混凝土下部，面上的水泥將會出現(xiàn)堆積。水泥在發(fā)生硬化之前，混凝土內(nèi)的拌合物會出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，因此也會出現(xiàn)早期沉降裂縫。一般來說，在澆筑后的1-3h內(nèi)是裂縫的高發(fā)時(shí)間段，最常發(fā)生的部位為沿梁、板上部，鋼筋振動時(shí)鋼筋會被擾動，其對應(yīng)的位置也會發(fā)生改變；構(gòu)建對應(yīng)的保護(hù)層未獲得足夠厚度；拆模時(shí)間過早；模板發(fā)生支撐下沉；在硬化初期，環(huán)境過于干燥，出現(xiàn)脫水與凍害現(xiàn)象。上述情況都是導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫的最主要因素。

1.2 混凝土干縮裂縫

如果混凝土處于未飽和的空氣當(dāng)中，其水分會發(fā)生散失，體積收縮而產(chǎn)生干縮現(xiàn)象，產(chǎn)生這種現(xiàn)象最核心的原因就是水灰比以及骨料特性。對于混凝土干縮現(xiàn)象來說，粒形、最大粒徑以及表面結(jié)構(gòu)都是導(dǎo)致這種現(xiàn)象發(fā)生的主要因素，其中骨料的彈性模量是當(dāng)下影響干縮現(xiàn)象產(chǎn)生的最重要因素。當(dāng)骨料用量保持不變時(shí)，如果水灰比越大，對應(yīng)的干縮性也就越強(qiáng)。

1.3 塑性收縮裂縫

所謂塑性收縮裂縫，是指由于泌水、沉降等原因引起的一種裂縫類型，一般在終凝之前最為明顯。造成這種裂縫類型的原因較多，比如原材料、養(yǎng)護(hù)、溫度以及濕度等。利用河砂制成的混凝土比利用山砂配制的混凝土泌水情況有所增加，且表面的硬度增長速度較慢。比較容易受到風(fēng)吹因素影響，這種情況一般常見于天氣干熱、高溫、多風(fēng)等天氣，在施工時(shí)也沒有對混凝土表面進(jìn)行保溫處理，導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)脫水時(shí)間過快，內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力過大導(dǎo)致發(fā)生開裂現(xiàn)象。

1.4 季節(jié)性溫差裂縫

溫差裂縫最主要的原因就是混凝土當(dāng)中的凍害因子，結(jié)冰而產(chǎn)生壓力。這種現(xiàn)象一般會從溫度較低的混凝土表面開始，從毛細(xì)孔的水先著手結(jié)冰，然后水分結(jié)冰而發(fā)生的膨脹現(xiàn)象。結(jié)冰的部分逐漸會向未結(jié)冰的部分逐漸擠壓式為受凍的混凝土，產(chǎn)生內(nèi)部移動現(xiàn)象。如果產(chǎn)生的壓力大于混凝土本身所承載的最大抗拉強(qiáng)度，那么對于混凝土來說起就面臨著劣化，進(jìn)而產(chǎn)生溫差裂縫。一般我們可以采用引氣減水劑或引氣劑對這種現(xiàn)象進(jìn)行處理，通過產(chǎn)生互不相連的不同氣泡，緩解凍融時(shí)產(chǎn)生的不平衡壓力，防止混凝土發(fā)生裂化以及裂縫現(xiàn)象。

2.水利工程施工中混凝土裂縫對整個(gè)工程造成的影響

2.1 強(qiáng)度降低

混凝土結(jié)構(gòu)對整個(gè)水利工程的完工質(zhì)量有著重大影響，會對其承力系統(tǒng)以及圍擋系統(tǒng)造成負(fù)面影響，如果出現(xiàn)裂縫會對整個(gè)結(jié)構(gòu)造成影響。此外，由于水利工程的特殊性，混凝土在長時(shí)間浸泡水之后，其表面也會發(fā)生不同程度的脫落，容易滲入圍擋的水，整個(gè)水利系統(tǒng)的強(qiáng)度也面臨考驗(yàn)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)捎诮Y(jié)構(gòu)問題而發(fā)生坍塌現(xiàn)象。此外，如果混凝土含水量出現(xiàn)上升，整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)也會面臨逐漸被侵蝕的情況，整個(gè)水利工程的運(yùn)行強(qiáng)度也會受到不同影響。

2.2 滲漏嚴(yán)重

對于水利工程來說，如果其涉及的混凝土結(jié)構(gòu)被滲入水分，其結(jié)構(gòu)的耐久性也會面臨重大考驗(yàn)。從實(shí)際情況來看，我國大部分的小型水閘在施工時(shí)都會利用鋼筋混凝土的方式對對應(yīng)的應(yīng)力承受質(zhì)量進(jìn)行保證。如果出現(xiàn)滲漏會腐蝕整個(gè)鋼筋，也會對整個(gè)水利工程的壽命、運(yùn)行質(zhì)量造成不可逆的影響。

2.3 運(yùn)行壽命下降

一般來說，水利工程在施工以及設(shè)計(jì)時(shí)，其對應(yīng)的使用壽命都會面臨較高要求，如果混凝土發(fā)生結(jié)構(gòu)裂縫，那么混凝土的結(jié)構(gòu)吸水性也會隨之而發(fā)生改變，強(qiáng)度也會受到不同程度影響。鋼筋混凝土的裂縫現(xiàn)象會讓整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)面臨考驗(yàn)，由于裂縫現(xiàn)象而發(fā)生的質(zhì)量問題也會影響混凝土結(jié)構(gòu)的最終壽命。如果裂縫情況較為嚴(yán)重，甚至?xí)屗こ堂媾R潰提這樣的嚴(yán)重事故，帶來的生命財(cái)產(chǎn)損失也是無法估量的。

3.水利施工中混凝土裂縫的控制

3.1 要加強(qiáng)溫度方面的控制

在選擇原材料時(shí)，盡量選用中熱或是低熱水泥，比如粉煤灰水泥或者是礦渣水泥；利用干硬性混凝土摻雜對應(yīng)混合料，減少混凝土的水泥用量。其中水泥用量結(jié)果最佳為450kg/m3以下，適當(dāng)降低水灰比，最佳比例應(yīng)控制在0.6以下。通過埋設(shè)水管的方式注入冷水，達(dá)到降溫目的，這樣也能有效減少混凝土表面存在的內(nèi)外差。

3.2 要采用合理的施工方法

第一，拌制混凝土。在拌制之前一定要精準(zhǔn)計(jì)算對應(yīng)的原材料，控制混凝土的出機(jī)塌落度，降低拌合物的最終出口溫度。第二，控制混凝土澆筑過程中的質(zhì)量問題。在具體澆筑時(shí)一定要保證振搗密實(shí)，均勻一致，間距均勻。不管是振搗范圍還是振搗力波，一定要保持最佳狀態(tài)，當(dāng)澆筑環(huán)節(jié)完成以后，盡量對其表面進(jìn)行抹平壓實(shí)處理，這樣也能有效減少表面發(fā)生裂縫的幾率。此外，在澆筑混凝土?xí)r一定要根據(jù)分層澆筑的方式，實(shí)施分層流水振搗。這樣也能有效減少中向施工縫的產(chǎn)生，提升整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗剪性能，使結(jié)構(gòu)能夠保持穩(wěn)定。最后，在澆筑時(shí)要盡量選擇太陽輻射較小的時(shí)間段開展，如果工程在夏季，那么也應(yīng)該避開正午高溫時(shí)間段。

3.3 要精心選擇混凝土材料

在選擇水泥時(shí)，盡量選用收縮性較低的水凝，并根據(jù)水泥強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度等具體情況進(jìn)行合理搭配。一般來說，選用的水泥強(qiáng)度應(yīng)該要比混凝土強(qiáng)度大一個(gè)等級。比如如果我們配置C30的混凝土，那么使用的水泥強(qiáng)度最佳為42.5，這樣的水灰比才能更加合理精準(zhǔn)。我們一定不能為了追求經(jīng)濟(jì)效益選擇高標(biāo)號水泥，一定要讓水灰比控制在合理范圍之內(nèi)。

3.4 要精心選擇處理工藝

處理工藝中有一種較為明顯的方法，就是表面處理法，該方法主要包括表面貼補(bǔ)法與表面涂抹法等。第一，表面貼補(bǔ)法比較適用于大面積的漏水情況；而表面涂抹法的最佳適用范圍是把漿材通過灌入的方式，實(shí)施到部分較細(xì)而淺的裂縫當(dāng)中。這些裂縫主要為深度未涉及到鋼筋表面的裂縫、不伸縮裂縫、不漏水裂縫以及不活動裂縫。其次，填充法。這是對裂縫直接進(jìn)行修補(bǔ)填充的一種直接方式，在實(shí)際作業(yè)時(shí)一般適用于裂縫較寬的裂縫類型，這種方式最顯著的優(yōu)勢就是費(fèi)用低、操作簡單。如果裂縫的寬度小于0.3且深度較淺，如果利用灌漿法則無法達(dá)到最佳效果。最后，灌漿法。這種方法的應(yīng)用范圍十分廣泛，不管是細(xì)微裂縫還是寬度較大的裂縫，都可利用此種方法獲得較好處理。

3.5 要加強(qiáng)精心養(yǎng)護(hù)管理

《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中明確規(guī)定，混凝土的濕潤養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得低于28天。一般來說，如果混凝土在澆筑后的24小時(shí)左右，其內(nèi)部的溫度可達(dá)到33℃，在此之前的階段可稱作是前期養(yǎng)護(hù)階段。在該階段，不能人為拆除鋼筋模板，也不能直接對其表面進(jìn)行灑水降溫處理，可以利用加蓋節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜的方法達(dá)到保濕降溫等目的。但是由于水分蒸發(fā)的速度較快，工作人員要經(jīng)常揭開薄膜進(jìn)行查看。如果需要，應(yīng)對其進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)水處理。當(dāng)表面強(qiáng)度達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)以后，工作人員夜色開始實(shí)施全天養(yǎng)護(hù)28天，直到內(nèi)部溫度保持在18℃以下。在對比實(shí)驗(yàn)中，我們也可以發(fā)現(xiàn)實(shí)施灑水降溫處理的混凝土表面發(fā)生的裂縫現(xiàn)象，遠(yuǎn)比未實(shí)施灑水降溫的混凝土表面產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象要少很多。

4.結(jié)語

綜上所述，混凝土發(fā)生結(jié)構(gòu)裂縫的原因有很多，主要包括環(huán)境溫度、混凝土配比以及后期養(yǎng)護(hù)工作等。混凝土裂縫現(xiàn)象的發(fā)生，對混凝土最終的運(yùn)行壽命、防滲性以及整個(gè)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度都會造成重大影響，在開展水利工程施工時(shí)，一定要用更加行之有效的方法控制裂縫現(xiàn)象產(chǎn)生，比如降低水泥含量、選擇合適的原材料、強(qiáng)化后期養(yǎng)護(hù)工作等，避免發(fā)生混凝土裂縫現(xiàn)象，使水利工程的混凝土施工質(zhì)量以及結(jié)構(gòu)能夠得到有效保障。