水利施工中混凝土裂縫的防治技術(shù)探析

李向東

水利施工中混凝土裂縫的防治技術(shù)探析

李向東

在水利工程中混凝土施工是實現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工程受力均勻、工程運行銜接的重要途徑?；炷磷鳛樗こ淌┕せ静牧?，其設(shè)計與施工貫穿工程建設(shè)全過程?；炷亮芽p產(chǎn)生會直接影響到工程的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，因此水利工程要求嚴(yán)格控制混凝土的質(zhì)量，以保證水利工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。但是在工程實際應(yīng)用中常出現(xiàn)一些問題影響混凝土質(zhì)量，進而造成極大的工程危害。筆者認(rèn)為充分了解工程混凝土裂縫產(chǎn)生原因，對于積極探索混凝土裂縫處理技術(shù)與防控措施來說有顯著的指導(dǎo)意義。

一、混凝土裂縫分類及產(chǎn)生原因

水利工程混凝土裂縫根據(jù)不同的裂縫影響因素主要分為沉陷裂縫、溫度裂縫、干縮裂縫、塑性收縮裂縫四種，每種混凝土裂縫產(chǎn)生的外部影響因素各有不同，要進行混凝土裂縫有效防控需充分了解混凝土裂縫產(chǎn)生的外部影響因素，進而從影響因素出發(fā)進行防控。

1.工程沉陷裂縫

一般情況下，水利工程施工或使用過程中會因為水利工程地基地質(zhì)不穩(wěn)定、土質(zhì)疏松、工程地基填充不均勻而產(chǎn)生地基下陷，而不同層次、程度的地基沉降會影響混凝土受力不均勻而產(chǎn)生裂縫。此外，水利工程基礎(chǔ)承載力不達標(biāo)也會造成混凝土基礎(chǔ)下沉產(chǎn)生混凝土裂縫。這類混凝土裂縫被統(tǒng)稱為沉陷裂縫。

沉陷混凝土裂縫可以表現(xiàn)為貫穿性裂縫與深進型裂縫兩種，裂縫呈現(xiàn)形式主要是因為混凝土沉陷方向造成的，其中裂縫程度比較深的混凝土裂縫還常伴隨著不同程度的混凝土錯位，而且混凝土下沉幅度越大混凝土裂縫深度與寬度會越大。此外，沉陷裂縫還會隨著基板沉降程度的增加而不斷發(fā)展，有的沉陷裂縫甚至?xí)斐蓴嗔?，影響工程的質(zhì)量。

水利工程中的沉陷裂縫在冬季施工的水利工程中常見，原因是冬季水利工程施工中溫度過低地質(zhì)存在凍土層，外部溫度升高時凍土層解凍，會有程度不均勻的基板下陷，影響混凝土質(zhì)量。

2.溫度裂縫

混凝土溫度裂縫主要是因為混凝土施工環(huán)節(jié)產(chǎn)生水化熱反應(yīng)，而混凝土養(yǎng)護措施不及時到位而產(chǎn)生。一般而言，水利工程施工建設(shè)中會有大體積混凝土施工，大體積混凝土施工要點比較繁雜，尤其是混凝土裂縫防控要點密集。大體積混凝土施工受混凝土體積影響，在施工前后混凝土體內(nèi)部都會產(chǎn)生水化熱，如水化熱排放不及時便會使混凝土溫度升高，與土體內(nèi)部高溫不同的是混凝土外部散熱快，自然處于自然狀態(tài)，這樣內(nèi)外部溫差的存在是混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的直接原因。

水利工程混凝土溫度裂縫也是因為混凝土受溫差影響而熱脹冷縮不均勻，混凝土內(nèi)部拉力達到混凝土拉力極限而形成裂縫。此外，水利工程混凝土溫度裂縫因為受溫度因素影響生成裂縫分布具有不規(guī)則性，而且裂縫處理難度較大。

3.干縮裂縫

水利工程混凝土養(yǎng)護過程中也會產(chǎn)生混凝土裂縫，該類混凝土裂縫是干縮裂縫?；炷琉B(yǎng)護工作伴隨著混凝土硬化過程，該過程中混凝土硬化會受到各種外部環(huán)境的干擾，內(nèi)部因為空氣流通受限水分流失比較緩慢，混凝土內(nèi)外形成濕度差距，會直接導(dǎo)致混凝土硬度變化不一致，從而產(chǎn)生干縮裂縫。

水利工程混凝土干縮裂縫危害較大，會直接導(dǎo)致工程周邊水體進入工程裂縫中，深入土體中的水體會改變混凝土水灰比等，降低工程混凝土穩(wěn)定性，進而影響水利工程的質(zhì)量。水利工程干縮裂縫多分布在工程混凝土土體表面，而且裂縫呈平行線狀分布或網(wǎng)狀分布，且干縮裂縫寬度較小，較易修復(fù)。

4.塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫與干縮裂縫一樣產(chǎn)生于工程硬化養(yǎng)護過程中。塑性收縮裂縫是由于混凝土硬化過程中表面水分流失較快，但是因為表層混凝土直接與外界環(huán)境接觸，因而水分流失也會存在一定差異，這便增加了塑性收縮裂縫產(chǎn)生的可能性。

塑性收縮裂縫具有不規(guī)則性，而且裂縫本身具有寬度變化。一般水利工程受周邊水體的影響，混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生一定負(fù)壓，負(fù)壓會影響混凝土在硬化不完全的條件下表面收縮，混凝土結(jié)構(gòu)性能被改變，工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也受影響。

二、混凝土裂縫危害

混凝土裂縫產(chǎn)生會直接影響水利工程質(zhì)量，引發(fā)工程滲漏，進而降低工程安全與使用性能。一般而言，水利工程混凝土裂縫會隨著工程使用而不斷發(fā)展，而且混凝土裂縫產(chǎn)生會改變工程混凝土強度，工程使用安全性能降低。

混凝土裂縫發(fā)生水體滲漏會降低混凝土堿度，侵蝕混凝土中的鋼筋，降低鋼筋強度，混凝土內(nèi)部整體應(yīng)力也會隨之改變，水利工程經(jīng)濟效益也受到影響?，F(xiàn)階段，水利工程混凝土裂縫造成的并發(fā)反應(yīng)便是滲漏，混凝土滲漏會影響混凝土水灰比，造成混凝土碳化進而加速混凝土裂縫的產(chǎn)生，還會降低混凝土對鋼筋的保護性，鋼筋受外力侵蝕不斷增加直至銹蝕，長期作用會降低工程的結(jié)構(gòu)安全性能。

水利工程混凝土裂縫對工程具有嚴(yán)重的慢性侵蝕作用，進行及時的混凝土裂縫處理與防控具有重大的現(xiàn)實意義?；炷亮芽p的長期存在與發(fā)展會影響水利工程結(jié)構(gòu)，并對工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性及整體性造成隱患。

三、水利工程混凝土裂縫處理技術(shù)

現(xiàn)階段，水利工程混凝土裂縫問題頻發(fā)，水利工程施工與使用環(huán)節(jié)都將混凝土裂縫問題作為工作開展的重點，并同步采取了水利工程混凝土裂縫處理技術(shù)。當(dāng)前，應(yīng)用比較廣泛的混凝土裂縫處理技術(shù)有兩種，一種是混凝土表面修補處理法，另一種是裂縫灌漿與嵌縫封堵處理法。

混凝土裂縫表面修補處理法主要應(yīng)用于存在裂縫但是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能良好的水利工程表面混凝土外表修復(fù)。該裂縫處理方法是將水泥漿、環(huán)氧膠泥等均勻涂抹在混凝土表層裂縫處或在表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，從而防護混凝土新表層。

混凝土裂縫灌漿與嵌縫封堵處理法主要是進行工程性能的大范圍修補，該方法采用的主要材料為水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯等，該技術(shù)應(yīng)用中主要是借助材料進行裂縫填充修補，在當(dāng)前工程管理中應(yīng)用較廣，但是要注意防止再度開裂的發(fā)生。

四、水利工程混凝土裂縫防控措施探討

從上文的分析介紹中，我們了解到水利工程混凝土裂縫的產(chǎn)生主要原因有溫度、水文地質(zhì)等，筆者認(rèn)為進行水利工程混凝土裂縫防控需要基于混凝土的影響因素進行措施探討。

1.工程混凝土施工與養(yǎng)護環(huán)節(jié)溫度控制

水利工程混凝土裂縫防控需要基于混凝土配合比試驗，著重減少混凝土配置中的水泥用量，降低混凝土水熱化程度，還可以適當(dāng)添加適當(dāng)?shù)耐饧觿?，在降低混凝土水熱化反?yīng)活性的同時提升工程混凝土的使用性能。在保證混凝土使用性能的基礎(chǔ)上，將混凝土的內(nèi)外部溫度控制在統(tǒng)一水平，可以有效降低混凝土裂縫產(chǎn)生幾率。此外，混凝土溫度控制還要進行施工澆筑過程中的溫度控制，將混凝土施工過程中的溫度控制系統(tǒng)化、定時化，充分利用自然條件，采用降溫或保溫措施及合理拆模等科學(xué)方法進行混凝土裂縫防控。

2.完善工程混凝土影響因素檢測，改善工程的約束條件

改進水利工程混凝土限制條件需要先進行工程合理的分縫分塊，還要進行工程地基的有效處理，為水利工程提供扎實良好的地基條件，減少工程地基波動性，進而避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。完善水利工程混凝土各影響因素的檢測，還要進行系統(tǒng)化的施工流程制定，還要就施工環(huán)節(jié)制定完善的技術(shù)要點標(biāo)準(zhǔn)，以便于水利工程施工中的混凝土裂縫防控。

裂縫防控工作還應(yīng)該基于混凝土自身的性能進行裂縫防控，強化混凝土的初期養(yǎng)護?；炷恋某跗陴B(yǎng)護主要就混凝土的水熱化反應(yīng)進行混凝土表面拉應(yīng)力處理，通過人為手段參與改變混凝土溫度變化規(guī)律，形成混凝土養(yǎng)護過程中溫度梯級變化規(guī)律，并在混凝土修復(fù)過程中進行梯級過渡，以保證工程結(jié)構(gòu)的完整性。

五、結(jié)語

本文著重闡述了水利工程混凝土裂縫問題，就混凝土的裂縫種類、產(chǎn)生原因、治理措施與防控措施進行了探討。筆者認(rèn)為混凝土作為工程的基石，其質(zhì)量直接影響工程的安全使用性能，裂縫的產(chǎn)生會影響工程經(jīng)濟效益與社會效益的實現(xiàn)，進行裂縫防控措施探討，能保證工程質(zhì)量，綜合提升工程安全性能■

（作者單位：淮河水利水電開發(fā)總公司 233001）