水利工程泵送混凝土裂縫的防治措施淺析

施維軍

（江寧區(qū)水利局，江蘇南京 211112）

當(dāng)前，泵送混凝土技術(shù)已廣泛應(yīng)用于水利工程中，之所以得到如此廣泛的應(yīng)用，在于其有諸多優(yōu)點(diǎn)：污染少、占地小、工效高，還能減少收縮和開(kāi)裂，提高混凝土的施工性能。然而，泵送混凝土?xí)捎诒旧砭哂械奶匦耘c具體施工條件的限制，導(dǎo)致容易產(chǎn)生裂縫，從而致使抗?jié)B和耐久性能也會(huì)受到影響。筆者著重分析了泵送混凝土產(chǎn)生裂縫的種類及原因，并據(jù)此提出了一些防治措施。

1 溫度裂縫

水泥在水化熱的狀態(tài)下，會(huì)產(chǎn)生很多熱量，致使內(nèi)部溫度上升。如根據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)條例，混凝土建筑溫度在28℃，則內(nèi)部溫度約65℃，若不采取緩凝措施以降低水化熱釋放熱量的速度，那么其內(nèi)部溫度可能會(huì)更高。在澆筑成型的混凝土中前3 d差不多能釋放出一半的熱量，因?yàn)闊崃可⒉サ帽容^慢，其成型的第3～5 d將是內(nèi)部溫度達(dá)到最高值的時(shí)候，所以，由于其內(nèi)部散熱的狀況不一樣，會(huì)出現(xiàn)溫度分層，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力比混凝土內(nèi)部以及外部的限制力大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)縫隙。通常情況下，混凝土內(nèi)部和外部的溫度差在25℃以上，就容易出現(xiàn)溫度縫隙，大概在澆筑成型的3～5 d出現(xiàn)，剛開(kāi)始時(shí)縫隙會(huì)比較小，隨著成型的時(shí)間越長(zhǎng)，縫隙會(huì)越寬，還有可能會(huì)出現(xiàn)貫通的狀況?；炷羶?nèi)部溫度直接受其本身灌注的厚度、水泥種類、水泥用量的影響，混凝土厚度越厚，配比中使用的水泥越多，水化熱釋放的熱量越大，溫度越高，溫度應(yīng)力就越大，更容易出現(xiàn)縫隙。針對(duì)一些體積較大的混凝土，其構(gòu)造大小直接影響著溫度應(yīng)力的大小，在體積一樣的情況下，構(gòu)造越大，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力隨之越大，勢(shì)必就會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的縫隙，即體積較大的混凝土比較容易出現(xiàn)縫隙的緣由。

對(duì)于這種溫度裂縫，采取的預(yù)防措施主要有：選用水化熱低的混凝土，減少水泥用量，把混凝土的水灰比降低到0.6以下；通過(guò)添加一些外加劑來(lái)減緩混凝土中混合物的流動(dòng)性，降低水化熱，延遲混凝土溫度上升的時(shí)間；用“二次風(fēng)冷”來(lái)替代原有的“三冷技術(shù)”，改進(jìn)傳統(tǒng)的攪拌工藝，使?jié)仓r(shí)混凝土的溫度有所下降；采取預(yù)埋管道，循環(huán)液體降溫，如在南京市六合區(qū)紅山窯樞紐工程施工過(guò)程中，由于閘站底板厚度最大達(dá)2.0m，為一次性澆筑，施工單位采取預(yù)埋U型水管，通過(guò)管端送水裝置形成循環(huán)流水，對(duì)底板內(nèi)部混凝土進(jìn)行降溫，使內(nèi)外溫差值減小，有效防止溫差過(guò)大引起的溫度裂縫產(chǎn)生；澆筑后，延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，及時(shí)灑水和覆蓋，加強(qiáng)監(jiān)管，保證混凝土表面得以緩慢冷卻；如在南京市高淳區(qū)（原高淳縣）茅東閘拆建工程中，其閘室底板澆筑后，共埋設(shè)5個(gè)測(cè)溫管進(jìn)行溫差觀測(cè)，混凝土內(nèi)部溫度在41～43℃時(shí)，覆蓋一層土工膜后內(nèi)外溫差為22～24℃，覆蓋二層土工膜后內(nèi)外溫差為20～22℃。

2 干縮裂縫

混凝土澆筑后表面會(huì)處于一種塑性狀態(tài)，由于混凝土中的材料干燥收縮性小，一遇到表面水分過(guò)快地蒸發(fā)的情況，就容易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。這種裂縫常常一開(kāi)始不被人們所注意，因?yàn)檎麄€(gè)干燥過(guò)程呈逐層發(fā)展?fàn)顟B(tài)，由外向內(nèi)，所以初期很細(xì)微。但若長(zhǎng)期受到鋼筋銹蝕和碳化的影響，這種非常微小的裂縫將逐漸變成損害薄壁結(jié)構(gòu)抗?jié)B性和耐久性的更嚴(yán)重的裂縫，影響很大。

針對(duì)這種干縮裂縫，采取的預(yù)防措施主要有：混凝土的干燥程度與水泥的種類有很大的關(guān)系，不同的水泥種類，會(huì)導(dǎo)致混凝土的干燥程度差異，因此要選擇合適的水泥種類，如粉煤灰水泥、中低熱水泥等，其對(duì)混凝土的干燥程度影響較小。混凝土的干燥程度與水泥的用量也有關(guān)系，對(duì)水泥的用量需要加以控制，因?yàn)樗嘤昧吭蕉?，混凝土的干燥程度就越快，容易產(chǎn)生干縮裂縫。因此，水泥的用量必須嚴(yán)格按照配比。另外，還可通過(guò)添加一些化學(xué)試劑來(lái)減緩混凝土的干燥速度。這些化學(xué)試劑主要是指泵送劑、減水劑等，其中，粉煤灰的雙摻技術(shù)效果特別明顯。但并非所有的泵送劑、減水劑都具有減緩混凝土干燥速度的作用，有些甚至?xí)鸬皆龃蟾稍锼俣鹊淖饔?。因此，在選用化學(xué)添加劑的時(shí)候，要注意選用對(duì)混凝土干燥速度能起到減緩作用的試劑?；瘜W(xué)試劑的用量也不是越多效果就越好，用量多了，有時(shí)會(huì)適得其反，必須嚴(yán)格按照說(shuō)明，使用適合的化學(xué)劑量。同時(shí)，還應(yīng)注意選擇正確的養(yǎng)護(hù)時(shí)間與養(yǎng)護(hù)方法?；炷镣瓿蓾仓?，長(zhǎng)期日曬雨淋，會(huì)加快表面的干燥過(guò)程，從而因產(chǎn)生較大的收縮而開(kāi)裂。如果在混凝土凝結(jié)之前選擇正確的養(yǎng)護(hù)時(shí)間和養(yǎng)護(hù)方法，那么干燥收縮就不會(huì)這么嚴(yán)重了。如在南京市岳子河閘拆建工程施工過(guò)程中，施工單位采用混凝土養(yǎng)護(hù)液（隔離劑）對(duì)拆模后混凝土外露面進(jìn)行涂刷，后期發(fā)現(xiàn)涂刷部位混凝土未有干縮裂縫現(xiàn)象，所以，選擇正確的養(yǎng)護(hù)時(shí)間和養(yǎng)護(hù)方法是非常重要的。

3 沉陷裂縫

這是一種早期裂縫，常會(huì)出現(xiàn)在泵送混凝土澆筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，板、墻等表面系數(shù)大的尤其多。這種裂縫通常發(fā)生在不同部位的交接處，斷斷續(xù)續(xù)，中間寬兩頭窄。沉陷裂縫主要是由于在混凝土凝結(jié)之前沒(méi)有壓實(shí)，導(dǎo)致流動(dòng)性不足，同時(shí)又受到鋼筋、模板抑制及模板移動(dòng)、基礎(chǔ)沉陷的作用，一般出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3 h之內(nèi)，深度可以到達(dá)鋼筋表面。

對(duì)于這種沉陷裂縫，我們?cè)谇鼗春恿饔蚨珊泳C合整治三期工程（江寧段）錢(qián)家渡泵站底板施工過(guò)程中采取的預(yù)防措施是：在混凝土進(jìn)行澆筑時(shí)加強(qiáng)基坑排水，嚴(yán)格控制地下水位，防止地基被水浸泡而影響基礎(chǔ)；同時(shí)使用強(qiáng)度、剛度好的模板；在混凝土澆筑完成后控制模板拆除的時(shí)間。

4 化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫

化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫，主要指堿骨料反應(yīng)引起的裂縫。拌合混凝土后產(chǎn)生的堿性離子與骨料中的活性離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于吸收了大量的水分使體積膨脹而導(dǎo)致開(kāi)裂。這種裂縫通常不容易被發(fā)現(xiàn)，會(huì)出現(xiàn)在使用的過(guò)程中，一旦發(fā)生此種裂縫很難補(bǔ)救。

對(duì)于這種化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫，采取的預(yù)防措施主要有：砂石骨料的堿活性要??；水泥的堿性要低，添加的試劑要低堿或無(wú)堿；通過(guò)使用合適的摻和料來(lái)抑制堿骨料反應(yīng)。

除了上面所提及的4大類裂縫，還有一些裂縫是人為造成的，如：施工操作不規(guī)范、質(zhì)量意識(shí)不高、混凝土配比不好等，都會(huì)引發(fā)裂縫的產(chǎn)生。造成裂縫的原因是可以預(yù)防的，操作人員必須嚴(yán)格遵循規(guī)則，提高操作水平，提升質(zhì)量意識(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

水工建筑物中混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)于整個(gè)構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的安全和防滲起著重要的作用，因此，水工混凝土的質(zhì)量至關(guān)重要。泵送混凝土裂縫產(chǎn)生的原因有很多，有材料本身特性的影響，也有人為的因素，裂縫的出現(xiàn)不僅影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，還會(huì)引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。因此，不管是何種原因引起的裂縫，都應(yīng)該從源頭上抓起，規(guī)范水泥的用量，控制好溫度，添加合適的試劑，從各個(gè)環(huán)節(jié)入手，消除潛在的危害，確保工程保質(zhì)保量地完成。