水利工程施工混凝土裂縫產(chǎn)生原因及控制技術(shù)探討

馮建棟 李曉琳 茹秋瑾

摘 要：在對水利工程施工混凝土裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析后，對混凝土裂縫控制的技術(shù)措施進(jìn)行了認(rèn)真探討研究，確保水利工程高效優(yōu)質(zhì)、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的施工建設(shè)。

關(guān)鍵詞：水利工程；施工；混凝土裂縫

在水工結(jié)構(gòu)中，由于設(shè)計、施工材料、施工技術(shù)等原因，造成工程施工混凝土產(chǎn)生多種多樣、形態(tài)各異的裂縫，如：電纜管等設(shè)施預(yù)埋部位樓板的橫向裂縫、柱體的斜裂縫、大體積混凝土的裂縫等。這些裂縫有深度較淺破壞較小的淺層裂縫，也有深度較深破壞較大的貫穿裂縫。按照規(guī)定混凝土裂縫寬度不應(yīng)超過0.2mm，一旦超過不僅會影響水工結(jié)構(gòu)的整體性能，發(fā)生滲漏問題，嚴(yán)重時還可能造成水工結(jié)構(gòu)剛度破壞、整體性不好、穩(wěn)定性變差、耐久性不足、承載力降低等問題，直接威脅到工程的安全可靠使用[1]。因此，在水利工程混凝土施工過程中，對常見的混凝土裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計、優(yōu)選施工材料、完善施工組織設(shè)計、嚴(yán)格控制混凝土施工，就顯得非常有工程實(shí)踐應(yīng)用研究意義。

1 水利工程施工混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 材料和環(huán)境影響因素

混凝土在澆筑過程中，通常在后期會出現(xiàn)水泥遇水熱化出現(xiàn)短暫性發(fā)熱，這就是混凝土結(jié)構(gòu)放熱，其放熱速度與施工原材料水泥質(zhì)量、混凝土配合比（高強(qiáng)混凝土水灰比應(yīng)控制在0.25～0.37之間，商品混凝土水灰比最大值限值為0.6）等均有非常大的影響。在水化熱過程中，當(dāng)混凝土內(nèi)外部溫差較大（內(nèi)部溫度比外部溫度高很多）時，就會在施工混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力等現(xiàn)象，一旦水化熱產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土自身的抗拉能力，則水工結(jié)構(gòu)將發(fā)生破壞產(chǎn)生裂縫。另外，水泥強(qiáng)度不夠、水泥雜質(zhì)過多、水泥過期或受潮、骨料含泥量過高等材料因素也會引起混凝土施工裂縫的產(chǎn)生。施工環(huán)境中的水質(zhì)、酸雨、風(fēng)沙等也會對混凝土內(nèi)部構(gòu)件產(chǎn)生破壞和腐蝕，不斷積聚而產(chǎn)生混凝土裂縫。

1.2 水工結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮不周全引起的裂縫

為了水利工程的美觀，大量的電路、水管、風(fēng)管等均采用預(yù)埋敷設(shè)方式，這就需要多專業(yè)相互協(xié)調(diào)。由于專業(yè)間溝通不當(dāng)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計人員考慮不周全等，導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn)，如：一些廠房樓板本身厚度較低，在安裝外預(yù)埋電路保護(hù)管后，導(dǎo)致施工混凝土某些部位的鋼筋得不到有效保護(hù)、被預(yù)埋管遮擋導(dǎo)致振搗不均勻出現(xiàn)混凝土蜂窩麻面等，引起混凝土開裂滲水。由于混凝土水分不足干裂收縮引起板角45°裂縫，是水利工程混凝土裂縫中最常見的裂縫，且數(shù)量較大，需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員全面考慮設(shè)計方案和混凝土結(jié)構(gòu)體型。

1.3 施工過程中控制不良引起的裂縫

1.3.1 施工不規(guī)范引起的裂縫

在混凝土澆筑施工中，由于施工組織不完善、施工不規(guī)范等，造成鋼筋位移保護(hù)不周、鋼筋墊塊被隨意踩踏破壞、預(yù)埋管線集中等原因，引起混凝土裂縫產(chǎn)生。

1.3.2 溫度控制不良引起的裂縫

在混凝土澆筑過程中，當(dāng)水工結(jié)構(gòu)外部溫度或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時，混凝土強(qiáng)度特性和結(jié)構(gòu)將發(fā)生變形，在外部約束作用下將產(chǎn)生溫度應(yīng)力，一旦溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，就會出現(xiàn)施工混凝土裂縫。從大量實(shí)踐施工經(jīng)驗(yàn)可知，水利工程施工混凝土溫度應(yīng)力主要表現(xiàn)為水泥水化放熱、混凝土冷凝溫度變化、突然環(huán)境溫度變化等。

1.3.3 混凝土養(yǎng)護(hù)措施不到位

在混凝土養(yǎng)護(hù)過程中，養(yǎng)護(hù)措施不完善、養(yǎng)護(hù)不到位，沒有及時進(jìn)行抹壓和覆蓋、混凝土養(yǎng)護(hù)溫度和濕度條件不符合要求等，均可能引起施工混凝土裂縫產(chǎn)生。另外，在混凝土未達(dá)28d強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，就過早拆模、混凝土未達(dá)到終凝強(qiáng)度時就過早集中承壓或產(chǎn)生施工沖擊振動荷載等，均可能造成混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計要求，引起內(nèi)部結(jié)構(gòu)形變而發(fā)生裂縫。

2 水利工程施工混凝土裂縫控制技術(shù)

2.1 科學(xué)合理進(jìn)行水工混凝土結(jié)構(gòu)體型優(yōu)化設(shè)計

在水利工程混凝土結(jié)構(gòu)體型優(yōu)化設(shè)計過程中，應(yīng)考慮周全和處理好施工時可能處于約束狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)體型，這些部位的水工結(jié)構(gòu)宜優(yōu)選中低強(qiáng)度混凝土材料；在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)抗拉裂計算過程中，正確處理好水利中的“抗”和“放”兩者間的辯證關(guān)系，對于抗裂薄弱部位應(yīng)注重分析。根據(jù)結(jié)構(gòu)計算值合理通過增加構(gòu)造配筋等方法，確保混凝土結(jié)構(gòu)具備足夠的變形余量。對于水平長度超過55米時，需要設(shè)置溫度伸縮縫，以減少由于熱脹冷縮溫度變形產(chǎn)生的裂縫?；炷两Y(jié)構(gòu)的全截面配筋率應(yīng)控制在0.3～0.5%間，這樣可以避免由于混凝土結(jié)構(gòu)突變會出現(xiàn)應(yīng)力高度集中問題。在易發(fā)生應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)薄弱部位應(yīng)按照規(guī)范要求采取補(bǔ)強(qiáng)措施；在易發(fā)生拉裂的邊緣部位應(yīng)通過設(shè)置暗粱等措施，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)配筋率以提高混凝土的極限拉伸度。

2.2 控制好水利工程施工混凝土配合比

控制好混凝土的配合比，在達(dá)到混凝土強(qiáng)度和流動性等規(guī)范要求指標(biāo)的基礎(chǔ)上，應(yīng)優(yōu)選水泥用量少、水灰比小的配合比。要根據(jù)施工現(xiàn)場的水工構(gòu)件截面、操控水平和施工澆筑振搗工藝、砂石施工原材料質(zhì)量等合理進(jìn)行施工配合比調(diào)整。水泥宜優(yōu)選大廠低水化熱的普通水泥或復(fù)合、礦渣水泥，以確保其具有較高的質(zhì)量。粗骨料則宜優(yōu)選自然連續(xù)級配石，且其最大粒徑應(yīng)控制在構(gòu)件截面最小尺寸的25%以下，在鋼筋間距最小凈距的75%以內(nèi)。要防止混凝土出現(xiàn)干縮龜裂，需要確保混凝土的水含量適中。

2.3 適當(dāng)摻入外加劑或添加劑改善混凝土收縮性能

在混凝土中應(yīng)適量摻入粉煤灰等外加劑，可以適度降低水泥用量，改善混凝土水化熱特性，使混凝土收縮體積減少。合理摻入減水防裂劑，可以減少混凝土的用水量，增強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度，改善水泥漿的稠度特性和密實(shí)性，使混凝土收縮功能、抗裂性能和抗碳化性得到有改善和提高，確保水工混凝土具有較高的質(zhì)量水平。

2.4 提高水工混凝土施工技術(shù)和工藝質(zhì)量

在水工混凝土施工過程中，必須嚴(yán)格按照國家或行業(yè)的相關(guān)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工質(zhì)量控制，同時應(yīng)該加強(qiáng)施工現(xiàn)場全程的施工質(zhì)量監(jiān)管，確保水工混凝土結(jié)構(gòu)按照設(shè)計或相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行施工建設(shè)。在混凝土澆筑振搗前，應(yīng)按照要求將混凝土結(jié)構(gòu)基層和模板進(jìn)行澆水至濕透，確?；炷辆哂休^高含水量；振搗過程中，應(yīng)按照施工組織要求控制好振搗棒走向和移動距離（一般控制在40cm左右），確?；炷琳駬v密實(shí)避免出現(xiàn)漏振或弱振問題（以混凝土不再下沉、不冒氣泡為準(zhǔn)）。要嚴(yán)格控制混凝土攪拌和運(yùn)輸方式、時間。嚴(yán)格按照28d強(qiáng)度要求進(jìn)行混凝土強(qiáng)度控制，避免過早拆模或過早集中施加荷載或遭受外部振動沖擊。

2.5 強(qiáng)化成型后混凝土養(yǎng)護(hù)

科學(xué)合理的混凝土早期養(yǎng)護(hù)，是水利工程混凝土裂縫控制的有效手段。對于現(xiàn)澆混凝土，應(yīng)在其澆筑完成后12h內(nèi)采取草袋、麻袋片或塑料薄膜進(jìn)行有效覆蓋和澆水養(yǎng)護(hù)，且養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)保持在7d以上；對于摻入緩凝型外加劑的混凝土，其養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)保護(hù)在14d以上。在養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)嚴(yán)格控制好混凝土內(nèi)部和外部間的溫度差，不允許超過25℃。

3 結(jié)束語

混凝土裂縫是水利工程施工中常見的質(zhì)量問題，其輕者影響水工結(jié)構(gòu)美觀嚴(yán)重則會影響水工結(jié)構(gòu)功能的正常發(fā)揮，威脅水工建筑物的使用壽命。在水工混凝土施工過程中，應(yīng)通過優(yōu)選施工原材料、合理選擇配合比、控制施工技術(shù)工藝和強(qiáng)化混凝土養(yǎng)護(hù)等方法手段，有效改善混凝土性能，避免混凝土裂縫發(fā)生，確保水利施工具有較高的質(zhì)量水平。

參考文獻(xiàn)

[1]陳金水.水利工程水利墻體裂縫成因及控制措施探討[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2010（8）：22.