試論如何在水利工程施工中對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行有效控制

付丙林,張永芝

（贛榆縣水利建筑安裝工程公司,江蘇 連云港 222100）

1 引言

影響水利工程質(zhì)量的因素有很多，最常見也是最嚴(yán)重的便是混凝土裂縫問題。為了保證順利施工，就需要在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮可能出現(xiàn)的裂縫問題。導(dǎo)致這一現(xiàn)象發(fā)生的原因有很多，對(duì)水利工程的影響也不一樣。所以說在解決好混凝土裂縫的同時(shí)也就保證了混凝土的質(zhì)量，同時(shí)也為施工提供了保障。作為主要的施工問題，混凝土裂縫與變形約束之間存在一系列問題，正是這些缺陷導(dǎo)致混凝土表現(xiàn)出非均勻特性，在此基礎(chǔ)上再經(jīng)過載荷、溫差等作用后就形成了宏觀可見的混凝土裂縫。雖然想要完全消除混凝土裂縫是不可能的，但是我們可以通過采取相關(guān)措施來最大限度的保證工程質(zhì)量，也就能夠延長水利構(gòu)筑物的使用壽命。

2 混凝土裂縫的成因

2.1 非正常變形

正常情況下，混凝土材料在澆筑過后的一段時(shí)間內(nèi)會(huì)逐漸凝固成一個(gè)整體。非正常變形就是指在這期間出現(xiàn)的塑性收縮現(xiàn)象，即由于混凝土材料長期暴露在室外受溫度、太陽灼曬、空氣流動(dòng)等因素影響，使其內(nèi)部水分不斷減少，最后出現(xiàn)異常變形情況。比如說，有一塊很大的建設(shè)面積，剛澆筑完成的混凝土還沒來得及完全凝固就因干燥天氣出現(xiàn)了非正常變形，這時(shí)往往就需要返工，既耽誤工程進(jìn)度又增加了建設(shè)成本。因?yàn)樗苄宰冃螌?dǎo)致的混凝土裂縫在幾十厘米至幾米之間，會(huì)大大降低工程質(zhì)量。所以在進(jìn)行水利工程施工工作之前，必須綜合考慮天氣、溫度、季節(jié)的外在因素。

2.2 溫度變化

相比于早起建設(shè)的一些中小型水利工程，現(xiàn)在的水利工程都趨向于大型建設(shè)項(xiàng)目，以滿足社會(huì)對(duì)水資源的大量需求。所以在進(jìn)行大型水利工程施工時(shí)就會(huì)使用許多大體積混凝土，使得攤鋪及澆筑過程的混凝土用量大大增加，也就使施工過程中更容易出現(xiàn)混凝土裂縫的情況。其實(shí)，大面積施工時(shí)混凝土的質(zhì)量并未發(fā)生變化；但是凝固時(shí)的水化熱現(xiàn)象會(huì)使材料內(nèi)外層出現(xiàn)溫差（最大可達(dá)五攝氏度），極易出現(xiàn)裂縫情況。對(duì)于溫度這一因素，施工時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮在內(nèi)。

2.3 地質(zhì)變動(dòng)影響

一般來說，水利工程的施工地點(diǎn)多在人口較少的偏僻地域，這些地方有著類似于原生態(tài)地區(qū)的復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造，在一些特殊季節(jié)就可能會(huì)出現(xiàn)地質(zhì)變動(dòng)現(xiàn)象。比如說，地下水在夏季的運(yùn)動(dòng)較為頻繁，這些水文地質(zhì)活動(dòng)會(huì)對(duì)水利建筑造成沖擊，使壩體的底層建筑承受巨大的力載荷。如果壩體不夠牢固，無法承受這些水文地質(zhì)活動(dòng)帶來的沖擊就會(huì)首先在壩體上部出現(xiàn)沉降裂縫現(xiàn)象，同時(shí)，大大減弱了混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B透能力。嚴(yán)重時(shí)水資源會(huì)直接滲透到水利建筑內(nèi)部，使得水利構(gòu)筑物的使用性能大打折扣，甚至可能出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。

2.4 材料因素

2.4.1 水泥質(zhì)量

作為混凝土的主要組成部分，水泥質(zhì)量的好壞對(duì)混凝土質(zhì)量的影響巨大，所以說要根據(jù)施工要求和施工現(xiàn)場情況選擇合適的水泥型號(hào)。如果施工人員不能很好的把握水泥的現(xiàn)場特性，就會(huì)使水利工程出現(xiàn)瑕疵，影響工程質(zhì)量。需要強(qiáng)調(diào)的是水泥早期的強(qiáng)度高但是抗裂性差，尤其是經(jīng)過水化熱現(xiàn)象后會(huì)使混凝土內(nèi)部聚集熱量，使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面的溫差進(jìn)一步加大；在這個(gè)過程中混凝土內(nèi)外表面會(huì)分別出現(xiàn)壓應(yīng)力及拉應(yīng)力，在拉應(yīng)力超過表層混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)混凝土裂縫現(xiàn)象。

2.4.2 原材料的混合

我們經(jīng)常會(huì)誤認(rèn)為水泥材料是影響混凝土質(zhì)量的唯一因素或者說是主要因素，然而，事實(shí)告訴我們在混凝土原材料混合不當(dāng)?shù)那闆r下同樣會(huì)出現(xiàn)混凝土裂縫，嚴(yán)重時(shí)還可能使水利構(gòu)筑物坍塌。導(dǎo)致混合不當(dāng)?shù)脑蛑饕腥齻€(gè)：首先，在剛開始攪拌混凝土?xí)r應(yīng)控制在5～35mm，攪拌于混凝土中的石粒子直徑應(yīng)該在20～35之間，含沙率保持在0.35左右，可是實(shí)際操作時(shí)很難完全按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行使得原料配合的比例不合適進(jìn)而產(chǎn)生混凝土裂縫；其次，由于含沙率、水灰比的不同，可能會(huì)出現(xiàn)混凝土的保水性不達(dá)標(biāo)、沁水、離析等現(xiàn)象，同時(shí)也會(huì)增加混凝土的收縮量；最后，需要說明的是混凝土中添加劑的使用需要引起施工人員的重視，如果過度忽視添加劑本身的特性、不結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇，就可能會(huì)因?yàn)槭褂锰砑觿┻^多而出現(xiàn)裂縫。比如說，常溫下應(yīng)該使用堿水型的添加劑，到了冬季就該換用減少抗凍的復(fù)合型添加劑。

3 混凝土裂縫的防治措施

3.1 常見裂縫的防護(hù)

3.1.1 干縮裂縫

為了降低水利工程中水泥的用量，通常會(huì)使用中低熱度的水泥和粉煤灰水泥。要想解決混凝土干縮裂縫問題就需要在使用時(shí)控制好水灰比，同時(shí)必要時(shí)依據(jù)實(shí)際情況添加適量的減水劑。另外，混凝土攪拌過程中原料調(diào)配的比例也十分重要，在實(shí)際進(jìn)行攪拌施工時(shí)混凝土的用水量一定不要超過設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的用水量。在這些問題都得到解決的基礎(chǔ)上，就可以進(jìn)行混凝土的前期養(yǎng)護(hù)工作，可以酌情延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

3.1.2 溫度裂縫

與干縮裂縫相同，為了避免出現(xiàn)溫度裂縫就必須控制好原材料的選擇、使用以及混凝土攪拌時(shí)的混合比例。除此之外，還需要對(duì)攪拌工藝進(jìn)行改進(jìn)以降低混凝土的澆筑溫度、改善加工性能。比如說，在進(jìn)行攪拌工作時(shí)加入適量的具有減水、增塑、緩凝作用的添加劑可以改善混合物的流動(dòng)性以及推遲混合過程中熱峰的出現(xiàn)時(shí)間。溫度裂縫的產(chǎn)生受季節(jié)及地域影響較大，在溫度較高的時(shí)節(jié)可以采取相關(guān)措施來降低混凝土的溫度，比如遮陽板等；而在寒冷季節(jié)就要進(jìn)行保溫處理，避免混凝土因?yàn)槔鋮s太快出現(xiàn)裂縫。科學(xué)的施工工序也十分重要，在進(jìn)行大面積施工時(shí)應(yīng)該采取“分塊澆筑”的方式以便于混凝土的散熱。另外，大面積澆筑時(shí)可以在混凝土內(nèi)部鋪設(shè)冷卻管道并在其中通入水或氣體，這樣做可以減小混凝土內(nèi)外層的溫度差。

3.2 混凝土防裂縫的一般流程

3.2.1 正確選材

二點(diǎn)四的砂料細(xì)度模數(shù)在水利施工時(shí)是較為理想的數(shù)值，含泥量則應(yīng)該控制在百分之一以內(nèi)，針片狀碎石的含量要低于百分之十。同時(shí)應(yīng)該盡量使用低水化熱的水泥作為原材料，有效加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制，防止出現(xiàn)收縮裂縫。選材是整個(gè)施工過程的第一步，同時(shí)也是非常重要的一步；一旦所選材料不合格，即使設(shè)計(jì)的再合理也不可能達(dá)到預(yù)期效果，所以一定要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行對(duì)水泥的選擇。

3.2.2 混凝土的調(diào)配

在混凝土的調(diào)配過程中加入適量的粉煤灰以及減水劑可以改善混凝土的實(shí)用性能，同時(shí)應(yīng)該對(duì)泵內(nèi)的流動(dòng)度進(jìn)行監(jiān)測以確保攪拌效果最佳。在進(jìn)行正式攪拌前可以先用原材料進(jìn)行試拌，這樣做的目的是在了解水泥特性的同時(shí)可以最大限度的降低水泥的使用量。另外，攪拌時(shí)要注意按照規(guī)范控制好水膠比，粗骨料主要為二級(jí)配。再者，如果想要增強(qiáng)混凝土的抗腐蝕性可以在攪拌時(shí)加入一定量的粉煤灰。

3.2.3 防止不均勻現(xiàn)象的發(fā)生

為防止不均勻現(xiàn)象的發(fā)生，就必須在科學(xué)的施工工序下盡可能減輕水利構(gòu)筑物的質(zhì)量。前面我們也說過了，整體質(zhì)量也越大也就越容易出現(xiàn)混凝土裂縫，所以除了有效承力結(jié)構(gòu)外，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該避免多余結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。當(dāng)然，不能一味的降低水利構(gòu)筑物的質(zhì)量，質(zhì)量過低會(huì)使整體穩(wěn)定性不足，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分考慮實(shí)際情況。

3.2.4 碾壓工作

通常在澆筑工作完成后都會(huì)對(duì)澆筑區(qū)域進(jìn)行碾壓作業(yè)，來鞏固澆筑效果。雙輪沖擊壓路機(jī)的作業(yè)寬度以4m為計(jì)算單元，每通過兩次記為一遍。單輪沖擊壓路機(jī)的壓實(shí)寬度以通過一次的輪寬為基準(zhǔn)。實(shí)際操作時(shí)，沖壓次數(shù)約為15遍左右，為保證碾壓效果可以進(jìn)行多次沖壓，但沖壓次數(shù)不宜低于15遍。

3.2.5 混凝土的養(yǎng)護(hù)

前面幾條說的都是在施工前期的注意事項(xiàng)，接下來要說說水泥澆筑完成后的養(yǎng)護(hù)問題。剛澆筑完成的混凝土結(jié)構(gòu)比較脆弱，極易受到外界條件的影響。比如說溫度、濕度等都是影響水利工程最終效果的外在因素，有時(shí)看護(hù)不當(dāng)還會(huì)使未完全凝固的混凝土被人行走、留下腳印，所以在施工現(xiàn)場應(yīng)該設(shè)置必要的指示牌，方便人員來往。在做好相應(yīng)的保護(hù)措施后，通常會(huì)避免早期裂縫的出現(xiàn)，同時(shí)也會(huì)對(duì)混凝土的后期凝固大有好處，不光可以降低裂縫出現(xiàn)的可能性還會(huì)使混凝土的抗負(fù)載能力及強(qiáng)韌性大大加強(qiáng)。

4 結(jié)語

綜上所述，混凝土裂縫是水利施工中最常見到的問題之一，也是在水利工程中主要的危害。針對(duì)混凝土裂縫的成因進(jìn)行有效防治就可以大大降低出現(xiàn)裂縫的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提升水利建筑的使用壽命、降低經(jīng)濟(jì)成本?；炷亮芽p的防治措施有很多，具體使用什么方法應(yīng)該依據(jù)實(shí)際情況而定。另外，合理的對(duì)澆筑區(qū)域進(jìn)行碾壓作業(yè)可以很好地利用舊混凝土地面，使?jié)仓蟮幕炷翉?qiáng)度等其他性能得到改善。

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