淺談水利施工中的混凝土裂縫控制

1.河南省水利第一工程局；2.河南理工大學(xué)土木工程學(xué)院

摘要：混凝土裂縫控制始終是水利施工難點，只有做好了混凝土裂縫控制，確保了水利工程混凝土工程的施工質(zhì)量，水利工程整體性能才能得到本質(zhì)上的提升。為此，水利施工單位一定要提高水利施工的質(zhì)量，盡量避免水利施工過程中混凝土裂縫的產(chǎn)生。本文從裂縫的危害及產(chǎn)生原因進(jìn)行相關(guān)分析，提出有效控制混凝土裂縫產(chǎn)生的措施。

關(guān)鍵詞：水利施工；混凝土；裂縫；控制

在水利工程施工過程中，混凝土裂縫是水利工程建筑物常見病害之一，裂縫主要受各種內(nèi)、外條件的影響產(chǎn)生，并且對水利工程建筑造成了不同程度的危害，嚴(yán)重影響了水利工程的正常運行。為此，施工單位在進(jìn)行水利施工的過程中，一定要嚴(yán)格混凝土施工，保證混凝土的制作質(zhì)量，不斷提高水利工程建筑物的質(zhì)量，消除水利工程建筑物的安全隱患。

一、水利施工中混凝土裂縫的成因

1.氣溫的影響

受混凝土自身特性影響，混凝土的質(zhì)量受外界環(huán)境溫度和濕度的影響較大。當(dāng)施工環(huán)境溫度較低時，混凝土的表面會產(chǎn)生拉應(yīng)力，進(jìn)而產(chǎn)生收縮，如果收縮應(yīng)力大于混凝土的自身約束力時，混凝土表面會產(chǎn)生較大的裂縫；當(dāng)外界環(huán)境溫度發(fā)生變化時，混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)這種內(nèi)部拉應(yīng)力超過混凝土自身的極限抗壓能力時，就會產(chǎn)生混凝土裂縫。但是在水利施工過程中，混凝土制作人員可能會忽視外界溫度變化，特別是在冬季施工時，沒有及時采取各項保溫措施，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

2 材料混凝土的抗裂性

這里的材料指混凝土施工原材料包括水泥、水、骨料、外加劑等。水泥是影響并決定混凝土質(zhì)量高低關(guān)鍵因素，原因在于水泥材料自身抗裂性比較差尤其是發(fā)生水化作用時其中的熱量會隨之放出，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土施工溫度升高，形成混凝土內(nèi)外部溫度差，使混凝土內(nèi)部、外部同時產(chǎn)生一個抗壓應(yīng)力與拉應(yīng)力二者較衡若內(nèi)部抗壓應(yīng)力無法抵抗外部拉應(yīng)力或者說當(dāng)內(nèi)部抗壓應(yīng)力小于外部拉應(yīng)力時昆凝土結(jié)構(gòu)表面就會產(chǎn)生裂縫。

3.原材料的配合比例

在混凝土原材料的配合過程中，單位混凝土的水泥用量越大，用水量越高，混凝土的收縮性就會越大，坍塌的可能性也會越大；配合比不當(dāng)導(dǎo)致混凝土裂縫的原因主要包括三方面內(nèi)容。首先，通常情況下，預(yù)攪拌混凝土的控制應(yīng)該在5～35mm，現(xiàn)澆混凝土中的粗骨料石子粒徑應(yīng)該在20～35mm，含砂率應(yīng)該在0.35 左右，但是在實際的混凝土制作過程中，作業(yè)人員沒有嚴(yán)格依據(jù)混凝土的制作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，原材料的配合比例不恰當(dāng)，造成混凝土裂縫的產(chǎn)生；其次，在配合比的設(shè)計過程中含沙率、水灰比的不同，導(dǎo)致混凝土的保水性不良、沁水、離析，增加收縮；最后，在混凝土制作中需要摻加外加劑，由于需要添加的外加劑種類較多，作需要選擇添加劑的種類和數(shù)量，導(dǎo)致混凝土由于添加外加劑的數(shù)量過多而產(chǎn)生裂縫。譬如在常溫情況下，混凝土的施工應(yīng)該選用堿水型的外加劑，冬期工程則應(yīng)減少抗凍的復(fù)合添加劑。

4.后期養(yǎng)護(hù)不夠

混凝土的養(yǎng)護(hù)工作不到位，是目前水利施工中出現(xiàn)混凝土裂縫的主要原因之一。通常情況下，混凝土澆筑完成之后，其本身含有的水分足以完成水泥水化的需要，不利于水泥水化的進(jìn)行。由于后期養(yǎng)護(hù)工作不當(dāng)，導(dǎo)致很多混凝土的表面失水過快，混凝土產(chǎn)生塑性變形，形成裂縫，而且在露天施工過程中，受風(fēng)吹日曬，混凝土的表面水分蒸發(fā)更快，加劇體積收縮，加之混凝土早期的抗拉能力較弱，不能抵抗收縮而引起拉應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。為此，水利施工過程中，混凝土澆筑后的一段時間是混凝土早期養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵，也是減少混凝土裂縫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

二、水利工程中混凝土裂縫的危害

1.混凝土裂縫的存在，會破壞整體水利建筑結(jié)構(gòu)的整體性。由于混凝土是其主要的構(gòu)成部分，承擔(dān)著塑造整個建筑的主要壓力。一旦有裂縫產(chǎn)生，就會使整體結(jié)構(gòu)受力不均，產(chǎn)生變形。嚴(yán)重地會使結(jié)構(gòu)開裂、甚至造成整體坍塌，給水利設(shè)施的運行帶來不確定性。

2.混凝土的裂縫一旦產(chǎn)生，由于受力的龐大，很容易逐漸擴展變大，加重對建筑整體的損害。而在水利設(shè)施中，其危險之所以更高，是因為裂縫會導(dǎo)致水的滲入，使混凝土的堿度降低。作為混凝土支架的鋼筋，其純化膜就會遭受破壞。當(dāng)水和空氣同時期滲入，鋼筋就會被銹蝕，整體混凝土的框架就會從內(nèi)部開始衰弱，變成外強中干的建筑。鋼筋這“骨頭”一旦疏松，水利設(shè)施的使用壽命就必然大大減少。

3.裂縫會使混凝土中一系列的化學(xué)變化成為可能?；炷亮芽p的存在，導(dǎo)致水泥水化物中游離的氫氧化鈣[Ca（OH）2]吸收軟土中的水和土孔隙中的二氧化碳，相互作用形成碳酸鈣，這就是常說的混凝土碳化。而混凝土碳化，又被稱為混凝土的癌癥，足見其危害之大?；炷吝@個基礎(chǔ)一旦從內(nèi)部開始崩壞，整個水利設(shè)施就會面臨危機。

三、水利施工中的混凝土裂縫控制措施

1.氣溫條件

水利工程在混凝土的施工過程中，混凝土的澆筑溫度要視當(dāng)時工地的氣溫變化而變化，一定要嚴(yán)格依據(jù)溫度的變化適時調(diào)整施工條件，保證混凝土的質(zhì)量。根據(jù)混凝土自身存在的特性特征，施工方案要嚴(yán)格根據(jù)施工工地的實際情況制定，在施工過程中要充分考慮各種特殊情況，實施的改進(jìn)施工方案，譬如在混凝土的澆筑過程中經(jīng)常會有模板變形的情況，施工單位應(yīng)該派專人對模板進(jìn)行看護(hù)，如果發(fā)現(xiàn)模板有變形、位移現(xiàn)象，應(yīng)該立即停止混凝土澆筑，并及時進(jìn)行修理恢復(fù)模板；特別是在冬季施工時，要注意氣溫對施工材料的影響，冬季混凝土的入模溫度應(yīng)該不低于10℃，夏季的混凝土入模溫度應(yīng)該不高于25℃，通過嚴(yán)格控制混凝土制作的加工過程，確保混凝土的質(zhì)量。

2.做好材料的選擇

通常情況下施工材料的選擇正確與否與工程項目質(zhì)量的高低，有著直接的關(guān)系。因此在水利工程施工過程中制作混凝土之前，一定要對摻合料和水泥的選擇加以管理施工單位在對相關(guān)材料進(jìn)行選擇時，為了進(jìn)一步對混凝土內(nèi)部溫度降低避免內(nèi)外溫度差距過大水化熱較低的水泥應(yīng)該作為采購人員的優(yōu)先選擇保持混凝土強度與水泥強度的一致性對于強度過高或者是硬性水泥要盡量的不去選擇盡量將細(xì)度較差的水泥作為原材料從而有效的提高混凝土的抗裂性。此外在骨料的選擇方面池不能掉以輕心要嚴(yán)格按照國家《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量及檢驗方法》的規(guī)定，同時要在混凝土的制作標(biāo)準(zhǔn)下對原材料的配合比例進(jìn)行規(guī)范對混凝土的質(zhì)量提供強有力的保障。

3.配合比例

采用混凝土原料進(jìn)行試拌，通過試驗尋求最佳的配合比例，要求是盡量降低水泥的用量。在配制混凝土?xí)r，可適當(dāng)摻加I 級粉煤灰，同時注意合理控制水膠比，選擇二級骨料。另外，添加適量的粉煤灰有利于減少收縮，緩解溫差，增強混凝土的抗腐蝕性，提高混凝土的和易性。在進(jìn)行混凝土施工前，都有專門的試驗室按設(shè)計要求對混凝土的配比進(jìn)行試驗。合格后由監(jiān)理審查后才進(jìn)行掛牌，并按規(guī)定要求制作混凝土試塊。試驗取得了很好的成效，保證了整個混凝土的質(zhì)量，從而達(dá)到減少出現(xiàn)混凝土裂縫的目的。

4.加強混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)的目的是為了使混凝土可以有適宜的溫濕條件，所以養(yǎng)護(hù)工作應(yīng)該避免混凝土內(nèi)外溫差過大、表面溫度梯度差距過大，使混凝土施工時的溫度不低于混凝土使用時的溫度，盡量減小新、舊混凝土之間的溫度差?；炷恋脑缙陴B(yǎng)護(hù)，一方面要確保混凝土施工時有適宜的溫度和濕度，不會發(fā)生干縮變形；另一方面，確保水泥水化熱的正常進(jìn)行，保證混凝土的強度和耐久性。另外，為了避免內(nèi)外溫差過大，造成溫度應(yīng)力大于同期混凝土抗拉強度的現(xiàn)象，施工單位可以依據(jù)實際的施工情況，適當(dāng)延長混凝土的養(yǎng)護(hù)時間，采取保溫保濕的養(yǎng)護(hù)辦法，在混凝土表面和底層用薄膜澆水養(yǎng)護(hù)，并盡快覆蓋。

5.監(jiān)督管理要到位

做好監(jiān)督管理工作和混凝土養(yǎng)護(hù)工作。在水利施工中，由于工程量大、涉及范圍廣、管理人員多，在施工時就很難控制好質(zhì)量問題。

因此，必須建立專門的監(jiān)督管理部門，對水利施工進(jìn)行全面科學(xué)的監(jiān)督管理。特別是要完善混凝土工程這一塊的質(zhì)量監(jiān)督，消除由于施工質(zhì)量不佳所帶來的水利工程的安全隱患。同時，管理方也要在施工結(jié)束后，加強對水利設(shè)施的養(yǎng)護(hù)。及時發(fā)現(xiàn)混凝土裂縫，評估裂縫嚴(yán)重程度，采取措施進(jìn)行補救。

四、結(jié)語

水利施工過程中的混凝土裂縫是一種較為普遍的現(xiàn)象，為了預(yù)防混凝土裂縫的產(chǎn)生，施工人員應(yīng)該嚴(yán)格水利施工過程中混凝土的施工技術(shù)，盡量避免混凝土裂縫的產(chǎn)生，提高水利工程建筑的質(zhì)量，保證水利工程建筑物可以正常運行。

參考文獻(xiàn)：

[l]雷茜.冬季混凝土施工裂縫控制與技術(shù)對策J[]科技信息（學(xué)術(shù)研究），2 0 0 8（2 7）

[2]李濤濤.淺談水利施工中混凝土裂縫的防治技術(shù)[J].中國水運，2010（02）.

[3]陳志貴.混凝土的施工溫度與裂縫控制[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2007，（28）.