水利工程中影響混凝土質(zhì)量的原因及對(duì)策

王　冠

(遼西北供水有限責(zé)任公司，沈陽 110003)

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水利工程中影響混凝土質(zhì)量的原因及對(duì)策

王冠

(遼西北供水有限責(zé)任公司，沈陽 110003)

摘要：在水利工程施工中鋼筋混凝土裂縫一直影響著工程質(zhì)量。而產(chǎn)生混凝土裂縫的機(jī)理復(fù)雜、種類較多，因此準(zhǔn)確判定裂縫的種類和產(chǎn)生原因尤為重要。為了減少工程中鋼筋混凝土裂縫的發(fā)生,保證工程質(zhì)量,必須對(duì)裂縫的產(chǎn)生機(jī)理及原因進(jìn)行詳細(xì)分析,并采取相應(yīng)的措施防止裂縫發(fā)生。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；裂縫；水利工程；防治措施

1水利工程施工中鋼筋混凝土裂縫種類及機(jī)理

1.1沉陷裂縫

產(chǎn)生沉陷裂縫的主要原因是混凝土下素土不均勻或過于松軟,以及回填土浸水或是填充不實(shí)所導(dǎo)致的不均勻性地面沉降，其中大多數(shù)為貫穿性裂縫,產(chǎn)生于沉陷處[1]。建筑物產(chǎn)生不均勻沉降的原因包括回填土壓實(shí)度不夠或未進(jìn)行夯實(shí)處理,下臥層承載力顯著低于持力層,以及使用過程中地基長(zhǎng)期處于水的浸泡中等。以上原因均可以引起建筑物的不均勻沉降,從而導(dǎo)致混凝土開裂，產(chǎn)生沉陷裂縫。另外,在混凝土的硬化過程中，由于模板剛度不夠以及固定不牢等原因也是產(chǎn)生沉陷裂縫的重要原因之一。在北方冬季進(jìn)行混凝土施工，當(dāng)春季開化后凍土解凍，也同樣會(huì)導(dǎo)致不均勻性沉降，造成混凝土裂縫。

1.2收縮裂縫

1.2.1干縮裂縫

在混凝土施工中，由于多用普通硅酸鹽水泥，水化作用理論所需最小水灰比為0.28左右。而實(shí)際施工中，為保證混凝土的和易性,往往會(huì)加入比水泥水化作用所需的水分稍多的水。以國(guó)內(nèi)某重點(diǎn)工程的耐久性混凝土設(shè)計(jì)為例，水灰比實(shí)際控制在0.36～0.4左右。這部分為了保證和易性而多添加的水分在混凝土中的存在形式為游離態(tài)，并且隨著混凝土硬化過程逐步蒸發(fā),從而在混凝土內(nèi)部形成大量毛細(xì)孔和孔隙，混凝土在攪拌施工時(shí)加入的水分一部分也會(huì)通過毛細(xì)管溢出，造成混凝土的收縮，即干燥收縮。此外,混凝土硬化過程中碳化作用也會(huì)引起體積收縮。碳化收縮與干燥收縮產(chǎn)生的先后順序也同樣可以影響混凝土最終的收縮量大小。另外，混凝土在硬化時(shí)，由于水泥中3CaO.SiO2、CaO.Al2O3等不斷與其內(nèi)的間隙水水發(fā)生水化反應(yīng)使體積收縮。

根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)測(cè)定,混凝土最終收縮量約為4×10-4～6×10-4。個(gè)別粉煤灰摻量較大的混凝土配比中，最終收縮量可達(dá)10×10-4以上?？梢?收縮是混凝土固有的物理特性。和混凝土收縮量呈正相關(guān)的因素包括水灰比、水泥強(qiáng)度、環(huán)境溫度、表面失水量等；和混凝土收縮量呈負(fù)相關(guān)的因素包括骨料量等。

1.2.2塑性收縮裂縫

一般來說，塑性收縮裂縫僅發(fā)生在混凝土的表面，且深度一般不會(huì)超過鋼筋保護(hù)層的厚度，故塑性收縮裂縫屬于非結(jié)構(gòu)性裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)安全性無影響。但由于環(huán)境中的水和空氣等腐蝕介質(zhì)能夠通過裂縫直接到達(dá)鋼筋表面，導(dǎo)致鋼筋銹蝕，因此會(huì)影響鋼筋混凝土的耐久性。

1.3溫度裂縫

溫度裂縫是由于混凝土內(nèi)外溫度差過大而形成的。在混凝土澆筑過程中以及澆筑結(jié)束后的最初幾天內(nèi)，水泥水化反應(yīng)將放出大量的熱，一般在502KJ/g左右。根據(jù)國(guó)內(nèi)某重點(diǎn)工程的混凝土絕熱溫升實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在3d齡期內(nèi)水化反應(yīng)釋放大量熱能，在3d之后顯著放緩，7 d之后熱量釋放已經(jīng)很小了，幾乎可忽略不計(jì)。由于混凝土內(nèi)外散熱速度的不均衡，內(nèi)部慢而表面快，會(huì)導(dǎo)致混凝土形成內(nèi)外溫差,此時(shí)混凝土表面將產(chǎn)生溫度應(yīng)力。如果溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度后，混凝土?xí)_裂。這種裂縫多為貫穿性裂縫，嚴(yán)重影響混凝土質(zhì)量；出現(xiàn)時(shí)間一般為混凝土施工結(jié)束后的較短時(shí)間內(nèi)。同時(shí)季節(jié)性溫差也會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，

混凝土在養(yǎng)護(hù)期間也會(huì)隨著溫度的變化產(chǎn)生熱脹冷縮變性，其膨脹系數(shù)為0.6×10-5～1.3×10-5。在大型混凝土構(gòu)件硬化初期，由于水泥中含有3CaO.SiO2、CaO.Al2O3及游離的堿性氧化物CaO、MgO等遇到水發(fā)生水化反應(yīng)放出熱量，隨著溫度的升高會(huì)加速水泥基料各相礦物成分的水化進(jìn)程，因而會(huì)增大其早期的化學(xué)收縮，水化熱使內(nèi)部聚集較多熱量如得不到及時(shí)散發(fā)出來，就會(huì)造成構(gòu)件內(nèi)外溫差較大，從而導(dǎo)致內(nèi)外膨脹變性不同步，當(dāng)變形應(yīng)力大于混凝土初期硬化強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生裂縫。另外在新老混凝土交接處由于新澆筑的混凝土水化熱原因與已冷卻的老混凝土構(gòu)件出現(xiàn)溫度差也常常出現(xiàn)裂縫。

1.4施工管理及工藝引起的裂縫

在工程施工過程中，由于現(xiàn)場(chǎng)條件及工藝路線不科學(xué)，易造成各種形式的裂縫。施工中混凝土攪拌不均，振搗不充分，產(chǎn)生蜂窩、麻面或空洞，發(fā)生其它荷載裂縫；配筋不合理及捆綁不牢振搗時(shí)發(fā)生位置變化，降低結(jié)構(gòu)抗彎承載能力，而產(chǎn)生裂縫；凝固初期養(yǎng)護(hù)不到位或者未養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致失水過快出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫；水灰比不合理導(dǎo)致混凝土收縮量增加，表面出現(xiàn)不規(guī)則的龜裂；過分追求使用外加劑提高混凝土早期強(qiáng)度，致使水泥水化熱集中在早期的短時(shí)間內(nèi)釋放，產(chǎn)生溫度裂縫。

2防治裂縫措施

在水利工程施工過程中,混凝土裂縫的存在會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部鋼筋材料的腐蝕，縮短鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，降低其耐久性和承載力，同時(shí)也威脅施工安全。因此，發(fā)現(xiàn)混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，同時(shí)根據(jù)不同原因?qū)炷恋氖┕みM(jìn)行針對(duì)性的控制，減少混凝土裂縫的產(chǎn)生，對(duì)于提高水利施工工程的安全性和使用壽命具有十分重要的意義。針對(duì)不同裂縫的產(chǎn)生原因以及機(jī)理，可采取如下措施進(jìn)行裂縫防治：

2.1沉陷裂縫的防治措施

混凝土基礎(chǔ)處理要達(dá)標(biāo)，施工前地基夯實(shí)，對(duì)部分夯實(shí)后承載力仍達(dá)不到要求的地基進(jìn)行換填處理，確保穩(wěn)定性。

2.2收縮裂縫的防治措施

2.2.1干縮裂縫的防治措施

主要有：①采用合理配合比，盡可能采用低收縮混凝土，根據(jù)施工情況選擇合適的減水劑等外加劑；②混凝土澆筑后及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，降低混凝土干燥速率；③提前預(yù)留伸縮縫，結(jié)構(gòu)縫等措施，改善混凝土構(gòu)件的受力狀態(tài)。

2.2.2塑性裂縫的防治措施

主要有：①避免混凝土過振導(dǎo)致浮漿層過厚；②在保證混凝土流動(dòng)性的前提下盡量降低混凝土坍落度；③澆筑后立即采取覆蓋塑料布等措施防止混凝土表面失水過快。

2.3溫差裂縫的防治措施

主要有：①采用低水化熱、非早強(qiáng)的水泥材料，避免產(chǎn)生早強(qiáng)現(xiàn)象，在不影響強(qiáng)度的前提下降低水泥用量，適當(dāng)提高粉煤灰用量；②嚴(yán)格控制混凝土入倉溫度，并在澆筑后及時(shí)養(yǎng)護(hù)；③選擇合適的緩凝劑，使得水化熱以一個(gè)較為平緩的速率釋放。

3結(jié)論

鋼筋混凝土無論是沉陷裂縫、收縮裂縫及溫差裂縫，其產(chǎn)生原因主要是由于鋼筋混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，在混凝土各部位受到溫度不一或因其局部失水過多造成局部收縮，從而導(dǎo)致應(yīng)力產(chǎn)生，當(dāng)應(yīng)力大于鋼筋混凝土自身強(qiáng)度時(shí)發(fā)生裂縫。通過采用低水化熱的礦渣水泥、合適的外加劑、摻合料，并通過加強(qiáng)施工過管理等可有效降低鋼筋混凝土裂縫的發(fā)生。通過加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理和采用科學(xué)工藝路線可進(jìn)一步降低混凝土裂縫的發(fā)生率，滿足工程質(zhì)量要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋謙.水利施工中混凝土裂縫的產(chǎn)生原因與修補(bǔ)方法[J].河南科技2012(09)：89.

中圖分類號(hào)：TV544

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

[作者簡(jiǎn)介]王冠(1988-)，男，遼寧沈陽人，助理工程師。

[收稿日期]2016-01-12

文章編號(hào)：1007-7596(2016)03-0159-02