水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術(shù)分析

□廖偉房（廣東省科源工程監(jiān)理咨詢公司）

0 前言

在水利工程的施工過(guò)程中，混凝土是必須運(yùn)用到的原材料之一?；炷亮芽p是由混凝土作為主要材料修建的構(gòu)筑物在混凝土自身因素和外在環(huán)境因素下出現(xiàn)的裂縫現(xiàn)象，混凝土裂縫的出現(xiàn)對(duì)水利工程的最終質(zhì)量帶來(lái)了很大的威脅。有效控制水利工程施工過(guò)程中混凝土裂縫的產(chǎn)生，對(duì)水利工程的整體質(zhì)量有極大提高。

1 水利工程施工過(guò)程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

在水利工程施工過(guò)程中，混凝土裂縫產(chǎn)生的原因主要有兩種，一種是由于混凝土內(nèi)部物理性質(zhì)變化產(chǎn)生的裂縫，一種是由于混凝土施工過(guò)程中外界環(huán)境施加的變化造成的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。混凝土裂縫的產(chǎn)生原因如下：

1.1 混凝土自身變化產(chǎn)生的裂縫

由于混凝土自身因素引起的裂縫可以分為3種，分別是沉降裂縫、收縮裂縫和塑性裂縫。

首先，混凝土的沉降裂縫產(chǎn)生的原因主要是在混凝土的配置攪拌過(guò)程中，對(duì)混凝土自身的配合比設(shè)計(jì)不合理，例如:混凝土中粗細(xì)集料的配合比例不當(dāng)、水與石灰的配合比例不當(dāng)?shù)?，或者是在混凝土的攪拌過(guò)程中粗料厚度過(guò)大但振搗工作不充分、不均勻，導(dǎo)致混凝土在凝結(jié)的過(guò)程中粗大的集料逐漸下沉，細(xì)小的集料逐漸上浮，最終產(chǎn)生不均勻的沉降，導(dǎo)致混凝土表面裂縫的出現(xiàn)。沉降裂縫一般會(huì)出現(xiàn)在混凝土初凝的過(guò)程之中。

其次，混凝土的收縮裂縫產(chǎn)生的原因主要是混凝土自身在結(jié)硬過(guò)程中發(fā)生體積變形，變形的力量與混凝土自身的約束力相互作用而產(chǎn)生的裂縫?；炷潦湛s裂縫的產(chǎn)生原因主要與自身的材料特性有關(guān)，收縮裂縫過(guò)大時(shí)會(huì)貫穿混凝土構(gòu)件整體，在混凝土配筋率較高的構(gòu)件中出現(xiàn)的較為頻繁。此外，在對(duì)已經(jīng)成型的混凝土進(jìn)行重新澆灌時(shí)也比較容易出現(xiàn)收縮裂縫。

最后，混凝土的塑性裂縫主要是指在混凝土澆筑后的一段時(shí)間內(nèi)，混凝土本身還處在塑性收縮的狀態(tài)，混凝土混合料中的固體顆粒會(huì)在重力的作用下由下向上浮動(dòng)，這種移動(dòng)在受到鋼筋骨架或者模板約束的力量時(shí)，就容易在上部形成沿鋼筋長(zhǎng)度方向的裂縫。這種裂縫一般稱為塑性裂縫。

1.2 外界因素對(duì)混凝土產(chǎn)生裂縫的影響

外界因素對(duì)混凝土造成影響導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生的裂縫種類,主要包括施工環(huán)境造成的裂縫和施工工藝造成的裂縫兩種。

首先，由于施工環(huán)境導(dǎo)致的混凝土裂縫，溫度裂縫是最常見(jiàn)的一種。溫度裂縫指的是因?yàn)榛炷磷陨砼c外界的溫差相差過(guò)大，造成混凝土內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，最終使混凝土表面產(chǎn)生了裂縫。溫度裂縫一般出現(xiàn)在混凝土工程的后期，在大體積混凝土表面或者溫差變化較大的地區(qū)出現(xiàn)的頻率比較多。在太平嶺隧道工程的修建過(guò)程中，由于處于冬季，會(huì)影響混凝土溫度裂縫的出現(xiàn)。另外，由于工程結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)較為松軟或者地質(zhì)不均勻，以及在進(jìn)行回填土?xí)r沒(méi)有進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)或者混凝土結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中浸水等原因，會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻沉降引起的裂縫稱之為沉陷裂縫。沉陷裂縫的出現(xiàn)與地基的變化情況有關(guān)，沉陷裂縫較大時(shí)通常會(huì)伴有混凝土建筑物的錯(cuò)位，當(dāng)?shù)鼗€(wěn)定下來(lái)，沉陷裂縫也不會(huì)再變化。

其次，由于施工工藝造成的混凝土裂縫主要是指沒(méi)有按照標(biāo)準(zhǔn)的施工工藝、未嚴(yán)格遵循施工流程造成了混凝土裂縫的出現(xiàn)。例如:在混凝土攪拌過(guò)程中，對(duì)混凝土的攪拌不充分、振搗不密實(shí)，使得混凝土產(chǎn)生一定的離析現(xiàn)象，內(nèi)部集料沒(méi)有均勻，在混凝土結(jié)構(gòu)施工完畢之后就會(huì)產(chǎn)生不均勻的拉應(yīng)力，最終造成混凝土裂縫的出現(xiàn)。再比如在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工完畢之后，對(duì)鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度施工不足，造成了空氣中有氧化物浸入，誘發(fā)鋼筋混凝土中的鋼筋生成氧化鐵，使得鋼筋生銹。在生銹的鋼筋和原有鋼筋的體積作用下，使得混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一定的膨脹應(yīng)力，最終導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn)。

2 水利工程施工過(guò)程中控制混凝土裂縫的技術(shù)措施

2.1 控制混凝土原材料的質(zhì)量

混凝土原材料的質(zhì)量，決定著混凝土調(diào)配攪拌完成之后的質(zhì)量，也是引發(fā)混凝土自身出現(xiàn)裂縫的主要原因之一，因此在水利工程的施工過(guò)程中必須控制混凝土原材料的質(zhì)量。但值得注意的是，一定要根據(jù)當(dāng)前工程的實(shí)際要求和國(guó)家的規(guī)定規(guī)范選取適合的原材料，合理添加混凝土添加劑。例如:在水利工程中選用的水泥是普通硅酸鹽水泥，該水泥具有安全性能好、早期強(qiáng)度高、后期強(qiáng)度穩(wěn)定、抗?jié)B能力強(qiáng)、干縮性小、耐寒性好、抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合較為陰冷的施工環(huán)境和施工季節(jié)；在混凝土的骨料中，可以選擇采用反擊破碎機(jī)軋制的碎石料，并且注意選擇堅(jiān)硬、清潔、風(fēng)化顆粒含量少的石料，在經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)合格后才大量使用。另外，還可以在混凝土的調(diào)配攪拌過(guò)程中摻入一定份量的外加劑，例如:高效減水劑和引氣劑兩種外加劑，可以滿足當(dāng)前工程對(duì)混凝土防滲水性和脆性的要求。

經(jīng)過(guò)對(duì)混凝土原材料的擇優(yōu)選擇，可以有效減少混凝土因?yàn)樽陨碓虍a(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象，促進(jìn)水利工程施工質(zhì)量的提高，有效避免因?yàn)榛炷亮芽p而產(chǎn)生的返工、補(bǔ)休等工程。

2.2 控制混凝土的配合比與攪拌過(guò)程

混凝土的配合比對(duì)混凝土最后的質(zhì)量影響至關(guān)重要，一旦混凝土的配合比例不符合工程的要求和混凝土自身的性質(zhì)，必然給混凝土的質(zhì)量造成極大的損傷。因此對(duì)混凝土的配合比例應(yīng)該有3個(gè)過(guò)程，首先,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)定出適合當(dāng)前工程實(shí)際情況和國(guó)家規(guī)定的混凝土混合比例，然后按照該比例配置一定的混凝土用于工程試驗(yàn)，確定混凝土配合比的正確適合與否，最后根據(jù)混凝土試驗(yàn)工程的質(zhì)量好壞確定混凝土的配合比。其次，混凝土的攪拌過(guò)程也應(yīng)該嚴(yán)格要求，保證混凝土攪拌過(guò)程的均勻性、整體性，務(wù)必使混凝土不出現(xiàn)離析現(xiàn)象。在混凝土調(diào)配攪拌的過(guò)程中，應(yīng)該充分考慮混凝土運(yùn)輸時(shí)間的長(zhǎng)短和外界氣溫的高低對(duì)混凝土坍落度的影響，根據(jù)測(cè)定的坍落度在設(shè)計(jì)規(guī)定的范圍內(nèi)對(duì)混凝土的攪拌進(jìn)行稍微的調(diào)整。最后，混凝土攪拌完成之后的運(yùn)輸應(yīng)該按照事先規(guī)劃好的路線進(jìn)行運(yùn)輸，在混凝土的運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)該嚴(yán)格禁止向拌合物中摻水，防止混凝土拌合物在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生離析現(xiàn)象。

2.3 控制混凝土的施工過(guò)程

在水利工程的施工過(guò)程中，控制混凝土的施工質(zhì)量對(duì)防止混凝土工程出現(xiàn)裂縫也有很大地幫助。例如:采用二次振搗法，可以對(duì)已經(jīng)澆筑過(guò)的、即將進(jìn)入初凝過(guò)程的混凝土進(jìn)行二次振搗，使混凝土重新液化，從而消除混凝土自身含有的粗大骨料、多余的水膜等，為混凝土構(gòu)件提供更穩(wěn)定、更均勻的混凝土施工質(zhì)量，減少混凝土沉陷裂縫、塑性裂縫的發(fā)生?；蛘咴诨炷凉こ淌┕ね戤呏?，對(duì)混凝土工程采取及時(shí)的保溫、保濕措施，在混凝土表面覆蓋上一層保溫膜，加強(qiáng)對(duì)外界氣溫的測(cè)量和防護(hù)，這樣可以有效控制混凝土溫度裂縫以及收縮裂縫的發(fā)生。在混凝土的施工過(guò)程中，尤其要注意加強(qiáng)對(duì)混凝土的振搗密實(shí)措施，清楚混凝土中的沁水，必要時(shí)可以在混凝土中摻加優(yōu)質(zhì)的粉煤灰，降低混凝土的水灰比，防止混凝土因?yàn)閮?nèi)部空隙太多而產(chǎn)生干縮裂縫。

2.4 控制混凝土裂縫的修補(bǔ)

對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生裂縫的混凝土，施工單位也應(yīng)該采取一定的技術(shù)手段進(jìn)行修補(bǔ)?；炷恋牧芽p可以分為死縫、活縫和增長(zhǎng)縫3種，其中死縫可以使用剛性材料對(duì)裂縫進(jìn)行填充，不會(huì)影響混凝土建筑本身的質(zhì)量；活縫可以使用彈性材料進(jìn)行修補(bǔ)，防止混凝土縫隙的擴(kuò)大；對(duì)于增長(zhǎng)縫，首先應(yīng)該消除混凝土縫隙增長(zhǎng)的原因，再根據(jù)縫隙的性質(zhì)采用相應(yīng)的材料進(jìn)行修補(bǔ)。當(dāng)前混凝土裂縫的修補(bǔ)方法主要包括充填法、注入法和表面覆蓋法3種。混凝土的裂縫修補(bǔ)應(yīng)該以恢復(fù)混凝土自身的防水性和耐久性為目的，同時(shí)還要注意混凝土結(jié)構(gòu)的安全以及美觀因素。

3 結(jié)語(yǔ)

作為水利工程施工過(guò)程中使用的主要材料，混凝土工程的質(zhì)量好壞影響著水利工程質(zhì)量的好壞?；炷亮芽p作為工程施工過(guò)程中最常見(jiàn)的混凝土質(zhì)量問(wèn)題，施工單位必須給予足夠的重視，使用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和防治技術(shù)，注重對(duì)混凝土原材料的選擇，嚴(yán)格控制混凝土施工過(guò)程中的質(zhì)量控制，做好混凝土裂縫的修補(bǔ)工作，最終提高混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，提升水利工程整體的質(zhì)量水平。

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