淺談水利工程施工中砼裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施

柳向彬

摘 要：水利施工中，砼產(chǎn)生裂縫的原因會(huì)有很多種。一旦出現(xiàn)裂縫，水利工程的適用性和耐久性都會(huì)受到一定程度的影響，所以應(yīng)該特別注意。文章重點(diǎn)分析了砼裂縫產(chǎn)生的原因，并對(duì)其防治措施進(jìn)行了探討，希望能夠?qū)λこ坦ぷ魈峁椭?/p>

關(guān)鍵詞：水利工程施工；砼；裂縫；原因；防治措施

1 砼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織存在的問題

砼的結(jié)構(gòu)組織包括水泥漿體、粗細(xì)骨料及孔隙，有三個(gè)層次分別是：宏觀級(jí)是連續(xù)的、均質(zhì)的、相同性質(zhì)的；亞微觀級(jí)是連續(xù)的、但不均勻，性質(zhì)不同的；微觀級(jí)是不連續(xù)的、不均勻的，由原子和分子的不連續(xù)質(zhì)點(diǎn)。就現(xiàn)階段而言，人們對(duì)亞微觀級(jí)的分析和研究的投入力度是最大的，以此來研究砼結(jié)構(gòu)。復(fù)雜性是砼結(jié)構(gòu)的“天性”，很多問題會(huì)在形成中產(chǎn)生，多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)充分證實(shí)了這一點(diǎn)。就算是澆筑良好的砼，也會(huì)有先天不足——存在大量微裂縫。出現(xiàn)這種情況的原因：

1.1 干縮微裂縫

（1）砼的泌水作用。砼內(nèi)部水分會(huì)受到振搗不密實(shí)的影響而阻止其溢出，水囊就會(huì)比較多的在骨料四周出現(xiàn)，待到砼干燥后，就形成了微裂縫，出現(xiàn)的部位集中在水泥漿和骨料的結(jié)合處，俗稱“結(jié)合縫”。（2）水泥漿的收縮。水泥漿在硬化中，砼的塑性收縮就在水分的蒸發(fā)下得以出現(xiàn)，砂漿的收縮受到粗骨料的影響，結(jié)合面就會(huì)進(jìn)行微裂縫。越來越多的水分蒸發(fā)，使孔隙水中的毛細(xì)管表面張力發(fā)生變化，裂縫也會(huì)在毛細(xì)管收縮的情況下出現(xiàn)。（3）水分的溢出。水分的變化是導(dǎo)致砼干縮的罪魁禍?zhǔn)?，水硬化的過程中，實(shí)際上也是膨脹逐步發(fā)酵的階段，水分會(huì)慢慢蒸發(fā)掉，進(jìn)而使水泥石中的凝膠體越來越干燥，直到收縮、裂縫的最終形成，干縮程度如何在很大程度上受到砼用水量大小的影響，其水灰比越大，干縮率越大。除此之外，砼裂縫還受到水泥的品種、細(xì)度、砼的收熱過程、摻和料的影響。

1.2 溫度

熱量會(huì)在砼的凝結(jié)硬化中出現(xiàn)，砼的內(nèi)部溫度也會(huì)有所上升。一般而言500mm的墻體，進(jìn)行澆筑后的兩到三天內(nèi)，砼內(nèi)部溫度會(huì)呈現(xiàn)出一個(gè)拋物線式變化，即達(dá)到最高時(shí)漸漸滑落，時(shí)間上可能需要10天左右。溫度升高的階段，砼彈性的模量在一個(gè)較低的水平上，溫度應(yīng)力不大；而下降階段，彈性模量就會(huì)有較為明顯的變化，那就是變大，拉應(yīng)力也在這種情況下變得大了起來，內(nèi)外溫差持續(xù)的擴(kuò)大，促進(jìn)了裂縫的形成。同時(shí)另一種情況也會(huì)促進(jìn)裂縫的出現(xiàn)——因外部的溫度不斷上升，水分蒸發(fā)快而來。砼中水泥量、水泥類型、強(qiáng)度、厚度、模板材質(zhì)、入模時(shí)的材料和大氣溫度都是影響砼溫度的重要因素。

綜上所述，能夠產(chǎn)生砼的微裂縫的原因是多方面的，有的是由一種原因引起的，還有的是多種原因綜合作用而來，有的疊加會(huì)使裂縫的情況嚴(yán)重，有的會(huì)減輕。砼中骨料顆粒的形狀、方位不是恒定的，是一個(gè)變化的過程，隨機(jī)性比較強(qiáng)，受到多種因素的共同作用，砼內(nèi)部的微裂縫形狀、方位也存在一定的隨機(jī)性，反映著砼力學(xué)性能的強(qiáng)度、彈性模量和泊松比等材料指標(biāo)，基本都是一個(gè)統(tǒng)計(jì)值。微裂縫處于亞微觀結(jié)構(gòu)中，倘若不曾出現(xiàn)宏觀裂縫，不會(huì)對(duì)砼的使用產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的影響，所以宏觀裂縫就會(huì)因?yàn)閷?duì)人們的視覺感受造成破壞而受到關(guān)注。

2 砼產(chǎn)生宏觀裂縫的因素

2.1 收縮

收縮是助推裂縫很重要的一個(gè)方面，產(chǎn)生的原因也各種各樣，干縮是其中的一種。由于各方面因素的作用，處于外部的砼干縮的速度自然要快于內(nèi)部，面積上也會(huì)比內(nèi)部大，這樣就形成了內(nèi)外體積上的不均勻，砼表面就會(huì)受到很大的拉力作用。而砼的抗拉能力是比較弱的，硬化階段更是降到最低。拉力過大時(shí)，砼就開裂。

2.2 溫度

熱脹冷縮是很多材料都會(huì)具有的一種性質(zhì)，砼也不例外。水化熱會(huì)在砼初凝時(shí)形成，自此砼的溫度不斷提高，這樣降溫時(shí)就極容易收縮，收縮到一定程度后，比如砼內(nèi)外溫度的差距比較大時(shí)，尤其是氣溫突然下降，砼內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生膨脹，而外部卻是收縮的狀態(tài)，砼就會(huì)開裂。鑒于這種情況，為了最大限度的減少其發(fā)生的幾率，一般將大體積砼的澆筑放在夜晚，有的水利工程為了防止砼內(nèi)外溫差大的情況，在澆筑砼重力壩時(shí)會(huì)采用循環(huán)水、分塊澆筑等多種方式。

2.3 約束

砼內(nèi)外體積變化被約束時(shí)就可能產(chǎn)生裂縫。比如砼墻體表面收縮受到內(nèi)部或其他面的約束就很有可能產(chǎn)生裂縫。

2.4 其他

鋼筋與砼的粘結(jié)力的大小也是促成砼裂縫不可忽視的一個(gè)重要方面。表面有螺紋的鋼筋與砼的粘結(jié)力較大，進(jìn)而使得其具有更加明顯的抗裂性。鋼筋會(huì)發(fā)生銹蝕主要是因?yàn)闃?gòu)件在不利環(huán)境的作用下，此時(shí)也會(huì)產(chǎn)生開裂。

3 防止砼裂縫的措施

3.1 設(shè)計(jì)上采取措施

要想有效的避免砼裂縫情況的發(fā)生，在設(shè)計(jì)時(shí)就要將各種問題做一個(gè)預(yù)測(cè)，要重視砼在硬化中由于溫濕度的影響所帶來的收縮，避免收縮時(shí)的約束。還要考慮到鄰近構(gòu)件在砼收縮的影響下出現(xiàn)的約束力。結(jié)構(gòu)和截面形狀也要恰當(dāng)?shù)奶暨x，應(yīng)力最為密集的位置主要在尺寸變換大的洞口、轉(zhuǎn)角，所以也是重點(diǎn)應(yīng)該把握和控制的。

針對(duì)砼的變形，一定量的抑制性會(huì)在鋼筋中產(chǎn)生，鋼筋表面與砼間的粘結(jié)力是主要的實(shí)現(xiàn)方式，兩者之間成正比例的關(guān)系，不可忽視鋼筋抗裂的作用。直徑小、間距較密的的鋼筋是比較好的材料，選擇上應(yīng)該注意。

3.2 使用較小的水灰比

砼的水灰比、收縮率和開裂的風(fēng)險(xiǎn)彼此之間是呈正比例的關(guān)系。所以適當(dāng)?shù)膶⒂盟拷档涂梢杂行У谋苊饬芽p的產(chǎn)生。至于大體積砼構(gòu)件，水灰比小的碾壓砼是最佳的選擇對(duì)象。

3.3 控制水泥用量

在水灰比恒定的狀態(tài)下，水泥含量和砼的干縮率是正相關(guān)的關(guān)系，這主要是由于水泥漿的干縮促成了砼的干縮，水泥漿越少，骨料對(duì)干縮的抑制作用越明顯。如果將用水量和水泥量同時(shí)減少，更加有利于砼的抗裂性。

3.4 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

砼的開裂也會(huì)受到養(yǎng)護(hù)不良的影響，砼的品質(zhì)也會(huì)隨之下降。所以砼的養(yǎng)護(hù)工作在一定程度上說是必須的也是必要的，養(yǎng)護(hù)的方法還必須科學(xué)合理，充分水化水泥，當(dāng)水泥石中的晶體增多膠體減少，干縮也會(huì)相應(yīng)減少。將養(yǎng)護(hù)時(shí)間適當(dāng)?shù)难娱L也有比較明顯的效果。

3.5 關(guān)注溫度變化

夏季時(shí)室內(nèi)外溫度比較高，砂石料進(jìn)入攪拌機(jī)的溫度應(yīng)特別注意，不宜過高，可以采取一定的方法降溫，遮陽和淋水等方式都可以作為應(yīng)急預(yù)案。冬季的溫度比較低，需要覆蓋上必要的遮擋物，砼達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)再取下，這樣做是為了大量的減少裂縫。

3.6 其他措施

在選擇水泥的類型時(shí)，干縮小的是理想的對(duì)象，可以適當(dāng)?shù)奶砑右恍┩饧觿┮员銣p少砼的收縮，加入纖維材料也會(huì)收到很好的效果。

4 結(jié)束語

通過文章的分析，使我們了解到現(xiàn)階段水利工程施工中砼裂縫產(chǎn)生原因是比較復(fù)雜的，也是比較難以把握的，要做到百分百的將其完全預(yù)防是很難的，我們能做到的是盡最大能力來減少其出現(xiàn)的幾率，這就需要相關(guān)施工人員工作是要細(xì)致、認(rèn)真，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)加以處理。但我們有理由相信，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在不遠(yuǎn)的將來砼裂縫會(huì)得到充分的解決，水利工程建設(shè)會(huì)更加完善。

參考文獻(xiàn)

[1]朱永忠.船閘大體積砼裂縫防治技術(shù)措施[J].交通科技，2003（5）.

[2]方廣友，高建華.高立山.淺析水利工程施工中生態(tài)工程的環(huán)境措施問題[J].大眾科技，2005（5）.

[3]葛海龍，朱偉國.綜論水利工程施工質(zhì)量問題及質(zhì)量控制措施[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008（17）.