水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫成因及控制處理

趙玉珍

摘要：本文分析了水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫形成的原因，主要從施工的因素、混凝土本身的因素以及設(shè)計(jì)的原因三大方面步步遞進(jìn)、層層深入進(jìn)行了分析，同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況從合理安排混凝土施工進(jìn)度、工序、加強(qiáng)施工過程混凝土澆筑和振搗、埋設(shè)冷卻水管以及加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)幾個(gè)方面來控制水工結(jié)構(gòu)混凝土裂縫，對實(shí)際工程有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：水工結(jié)構(gòu)；大體積混凝土；裂縫成因；冷卻水管

中圖分類號：U655.56 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-7973（2016）04-0048-02

近年來隨著國民生活水平的普遍提高，普通群眾的用電需求量越來越大，這一顯著變化帶來了水電工程的飛速發(fā)展，但是由于水利水電工程等構(gòu)筑物體積非常巨大，容易產(chǎn)生各種類型的裂縫。這種裂縫有些是自身原因造成的，有些是因?yàn)橥獠凯h(huán)境因素造成的，一旦水工結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫，將對其功能和使用產(chǎn)生較大的影響，因此我們必須在裂縫產(chǎn)生前對其進(jìn)行控制，同時(shí)分析產(chǎn)生裂縫的原因，并采取必要的控制措施來避免裂縫的產(chǎn)生。研究大型水工結(jié)構(gòu)物混凝土裂縫的形成原因，以及針對裂縫的控制措施有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會意義。

1.大體積混凝土裂縫成因

水工混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生各種裂縫的原因，根據(jù)產(chǎn)生裂縫的影響因素可以分為單因素裂縫和多因素裂縫，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析可以知道，不同裂縫產(chǎn)生的原因主要有施工原因、混凝土自身原因、設(shè)計(jì)原因等。

1.1施工因素

水工結(jié)構(gòu)物由于體積巨大，施工中需要考慮的因素比較多，由于本身比較復(fù)雜所以需要注意的問題也比較多。具體施工因素可以分為以下三大類：施工工序、澆筑振搗方式以及養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)仍颉?/p>

1.1.1施工工序原因

一般情況下混凝土結(jié)構(gòu)物一般需要先支模，后綁鋼筋，再進(jìn)行混凝土的澆筑，大型的水工結(jié)構(gòu)物混凝土澆筑需要分幾次進(jìn)行澆筑，每次澆筑的混凝土量是需要控制的。在澆筑混凝土過程中，當(dāng)澆筑完一次混凝土后，第二次再進(jìn)行混凝土的澆筑時(shí)需要考慮時(shí)間因素，兩次澆筑的時(shí)間不能間隔太長，如果兩次澆筑的時(shí)間間隔太長，會使配制好的混凝土中水分損失，對混凝土的坍落度影響較大，會造成后期澆筑后混凝土產(chǎn)生不規(guī)則的裂縫；部分現(xiàn)場施工人員直接在混凝土中加水，又會影響配制好的混凝土的性質(zhì)。澆筑完后需對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，然后進(jìn)行模板拆除，但施工時(shí)，會出現(xiàn)拆模過早，而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不能滿足各種荷載組合，從而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

1.1.2澆筑振搗原因

混凝土的澆筑和振搗應(yīng)該是一個(gè)有計(jì)劃的過程，錯(cuò)誤的澆筑和振搗方式將造成混凝土表面產(chǎn)生表面浮漿現(xiàn)象，有些更為嚴(yán)重的則會產(chǎn)生混凝土的分層甚至是離析現(xiàn)象，慢慢的就會有可能導(dǎo)致混凝土的開裂，產(chǎn)生裂縫后混凝土中的砂漿則會往低處進(jìn)行流動，慢慢的就會造成材料的分布不均勻，最終導(dǎo)致混凝土在結(jié)構(gòu)交界面處產(chǎn)生裂縫。

1.1.3養(yǎng)護(hù)不當(dāng)原因

水工結(jié)構(gòu)物因養(yǎng)護(hù)不當(dāng)產(chǎn)生的裂縫非常多，現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)不當(dāng)是造成混凝土收縮開裂最主要的原因之一?；炷翝仓瓿珊缶托枰M(jìn)行后期養(yǎng)護(hù)，混凝土表面如果比較干燥，則會造成混凝土表面和內(nèi)部的水分容易迅速蒸發(fā)，從而造成混凝土表面和內(nèi)部產(chǎn)生大量的收縮，造成裂縫。

1.2混凝土自身的因素

水工結(jié)構(gòu)物由于混凝土自身原因造成的裂縫，大致可以分為混凝土的收縮、水泥的水化熱以及混凝土所用材料的影響這三大類，具體每個(gè)類型具體的原因如下所述。

1.2.1混凝土的收縮

混凝土的收縮可以分成以下幾大類型，一個(gè)是干燥收縮、溫度收縮、碳化收縮等?；炷猎谀踢^程中，將會受到其它的各種力的綜合作用。收縮就會產(chǎn)生變形，變形過大就會導(dǎo)致混凝土開裂。

1.2.2水泥的水化熱

大體積的水工結(jié)構(gòu)物在澆筑過程中會產(chǎn)生大量的熱量，這種熱量主要是由于水化原因產(chǎn)生的，由于大體積的水工結(jié)構(gòu)物本身體積太大，產(chǎn)生的大量熱量無法及時(shí)排出，另外由于混凝土本身也是一種不良的熱傳導(dǎo)體，因此在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量是無法快速的擴(kuò)散出去。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料說明，水化熱會在水工結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生25度左右的溫度，甚至是更高的溫度。由于在混凝土澆筑前期，水工結(jié)構(gòu)物的彈性模量較低，對水泥水化熱產(chǎn)生的巨大溫差效應(yīng)的約束并不明顯，因此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力達(dá)不到產(chǎn)生裂縫的程度，但是隨著混凝土彈性模量的增大，對混凝土內(nèi)部約束愈來愈大，就會產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力，最終出現(xiàn)溫度裂縫。

1.2.3混凝土所用材料的影響

混凝土的原材料主要有水泥，石頭和外加劑，這三種材料是影響水工結(jié)構(gòu)物開裂的重要因素。

水泥的種類對干縮值影響很大，采用礦渣硅酸鹽水泥比普通硅酸鹽水泥收縮值大25%左右。水泥的細(xì)度對干縮值影響也很大，水泥越粗，則越不容易開裂。

混凝土中碎石粒徑的大小也直接影響著水工混凝土結(jié)構(gòu)物是否開裂，粒徑越小越均勻，結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫的可能性就越小，粒徑越大產(chǎn)生裂縫的可能就越大。

在實(shí)際工作中，為了滿足特殊功能，需要在混凝土內(nèi)添加外加劑，比如說早強(qiáng)劑，膨脹劑等，這些外加劑都具有某些特殊的功能，但是為了滿足這些特殊的功能需要付出的代價(jià)比較大，平時(shí)我們的養(yǎng)護(hù)需要注意的問題也比較多。若養(yǎng)護(hù)不到位很容易產(chǎn)生各種類型的裂縫。

1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及荷載因素

在實(shí)際運(yùn)行中，混凝土結(jié)構(gòu)超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行，造成混凝土構(gòu)件內(nèi)部被破壞，或者在設(shè)計(jì)之處，荷載考慮不當(dāng)或者未能充分考慮配筋布置和鋼筋用量等問題，造成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠或超筋破壞問題。

2.水工大體積混凝土溫控防裂措施

2.1合理安排混凝土施工進(jìn)度和工序

施工進(jìn)度和工序直接影響到最終的混凝土質(zhì)量，應(yīng)該充分認(rèn)識到進(jìn)度和工序?qū)炷临|(zhì)量的重要性，我們應(yīng)該遵守以下基本原則：

（1）遵守設(shè)計(jì)的施工步驟，按圖施工，不越圖施工，應(yīng)根據(jù)不同結(jié)構(gòu)物進(jìn)行施工工序的調(diào)整，不照搬已有的施工方案。

（2）分次澆筑的時(shí)間應(yīng)把握好，在澆筑間歇期間應(yīng)控制兩側(cè)的混凝土水分，保持其水分不丟失，以控制其最佳的配合比。

（3）施工工序和進(jìn)度應(yīng)充分考慮天氣原因，天氣過冷或者是過熱應(yīng)采取措施防止裂縫的產(chǎn)生。

2.2加強(qiáng)施工過程混凝土澆筑和振搗

（1）為防止混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象，吊頭口自由落地的高度不得超過2米，若澆筑高度超過3米應(yīng)采取溜管和串桶的措施。

（2）澆筑過程中應(yīng)分段分層連續(xù)進(jìn)行，分段的方法有豎直分段和斜向分段，每一層的澆筑高度應(yīng)根據(jù)實(shí)際澆筑設(shè)備和人員確定。

（3）當(dāng)使用插入式振搗器進(jìn)行振動時(shí)，應(yīng)保持快插慢拔的方式進(jìn)行，重點(diǎn)要均勻的排列，做到不遺漏順序進(jìn)行。振動器使用時(shí)，振搗器距離模板不應(yīng)大于振搗器作用半徑的0.5倍，且不宜緊靠模板。

（4）澆筑混凝土應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。若必須間歇，時(shí)間應(yīng)盡量的短，若時(shí)間超過兩個(gè)小時(shí)，應(yīng)按施工縫進(jìn)行處理。

（5）澆筑過程中應(yīng)時(shí)刻記得觀察鋼筋、預(yù)留洞、預(yù)埋件的情況，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)在混凝土初凝完成前處理好，以免初凝完成后無法處理。

2.3埋設(shè)冷卻水管

在混凝土內(nèi)部通過埋設(shè)冷卻的水管，同時(shí)在水管內(nèi)部通冷水，通過在混凝土內(nèi)部采用連續(xù)流動的冷水來降低內(nèi)部的溫度，最終達(dá)到減小內(nèi)外部的溫差，預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。

2.4加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土的養(yǎng)護(hù)包括自然養(yǎng)護(hù)和蒸汽養(yǎng)護(hù)。一般情況下都是采用的是自然養(yǎng)護(hù)方法，有條件的情況下可以采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。

混凝土的自然養(yǎng)護(hù)大致可以分為除去表面覆蓋物養(yǎng)護(hù)和帶模養(yǎng)護(hù)兩大類，在帶模養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)采取帶模包裹、澆水等基本的措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證不干燥。在混凝土澆筑后48小時(shí)左右可以稍微松開點(diǎn)模板，這種方法可以保證拆模較為順利，最后再繼續(xù)灑水養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期。

3.結(jié)束語

本文在分析了水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫形成的原因，同時(shí)考慮了針對裂縫產(chǎn)生原因的控制措施，討論了裂縫成因以及裂縫控制措施，對實(shí)際的工程具有一定的參考意義。