水利施工中混凝土裂縫的分析和控制

于小葦

(遼寧省水資源管理集團(tuán)有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 110003)

0 引 言

混凝土出現(xiàn)裂縫是水利施工中比較普遍存在的現(xiàn)象，在水利工程中應(yīng)用最廣泛的一種材料就是混凝土，但由于它自身離散性較大、均勻性較差的特點(diǎn)，特別容易產(chǎn)生裂縫?；炷烈坏┊a(chǎn)生裂縫就會(huì)對(duì)建筑的承載力造成嚴(yán)重的影響，并且對(duì)抗?jié)B性能也有一定的影響。所以，我們需要分析混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，有針對(duì)性的提出預(yù)防混凝土產(chǎn)生裂縫的建議，保證水利工程的健康發(fā)展。

1 混凝土裂縫防治的必要性

混凝土裂縫在當(dāng)前水利工程中屢見(jiàn)不鮮，是影響水利施工質(zhì)量的主要因素。目前混凝土裂縫表現(xiàn)主要包括溫度裂縫、干縮裂縫以及塑性裂縫等等。溫度裂縫主要有兩種形式，分別是 “外約束”裂縫和 “內(nèi)約束”裂縫?！巴饧s束”裂縫主要是由于混凝土受到外部的力在表面所產(chǎn)生的裂縫;而 “內(nèi)約束”裂縫主要是因?yàn)榛炷羶?nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間的相互約束形成的裂縫。兩者相比較來(lái)說(shuō)，外約束對(duì)混凝土工程所造成的傷害更大，更容易引發(fā)其它的工程事故。

2 混凝土施工產(chǎn)生裂縫的原因

2.1 水泥在水化過(guò)程中釋放大量的熱量

水泥在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度不斷提升，混凝土在澆筑完成后的1-3d會(huì)產(chǎn)生大量的熱，而此時(shí)產(chǎn)生的熱量是總熱量的1/5，而在接下3-5d中混凝土內(nèi)部將會(huì)達(dá)到最高溫度。不僅如此，外部溫度的變化也會(huì)對(duì)內(nèi)部產(chǎn)生極大的影響，其中內(nèi)外溫差大不僅會(huì)影響到溫度應(yīng)力和溫度變形還會(huì)影響到混凝土的內(nèi)部溫度?；炷恋某叽缗c內(nèi)部溫度成正比，如果溫度高其內(nèi)部就會(huì)膨脹，以此類(lèi)推，如果溫度低其就會(huì)收縮。如果內(nèi)外溫差特別大，混凝土就會(huì)出現(xiàn)裂紋。鑒于此，我們?cè)谑┕ぶ幸匾晫?duì)于內(nèi)外溫度的調(diào)節(jié)工作。

2.2 混凝土內(nèi)外約束條件的影響

因?yàn)樗嗯c水相結(jié)合后會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱，尤其是中心溫度，會(huì)達(dá)到最大化，溫度達(dá)到一定熱時(shí)，混凝土就會(huì)出現(xiàn)膨脹的現(xiàn)象。而溫度慢慢降下來(lái)之后，混凝土又會(huì)不斷進(jìn)行收縮，在收縮的過(guò)程中，在混凝土的中心地方會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度負(fù)擔(dān)不了拉應(yīng)力的時(shí)候，混凝土就會(huì)出現(xiàn)裂縫。同時(shí)，如果混凝土早期溫度升高特別快的話，由于混凝土彈性變小，就會(huì)導(dǎo)致混凝土聚變和抗拉松弛度提升。不僅如此，如果混凝土在徐變的時(shí)候會(huì)對(duì)其結(jié)構(gòu)和構(gòu)建的受力產(chǎn)生較大的影響，嚴(yán)重還會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的損失，給工程帶來(lái)嚴(yán)重影響。如果，混凝土的溫度突然出現(xiàn)變化，就會(huì)產(chǎn)生特別大的溫差，對(duì)混凝土的接應(yīng)力產(chǎn)生影響，如果接應(yīng)力超過(guò)混凝土的承受范圍，混凝土就會(huì)出現(xiàn)垂直的裂紋。

2.3 混凝土收縮變形的影響

在澆筑完混凝土后，尤其是在初凝和終凝這一點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，隨著骨料和水凝漿結(jié)合等原因就會(huì)產(chǎn)生干裂縫隙和沉陷裂縫。與此同時(shí)，混凝土在硬化過(guò)程中，大量的水分會(huì)被蒸發(fā)干凈，此時(shí)，混凝土在沒(méi)有水的情況下表面就會(huì)快速收縮，同時(shí)中心部位收縮就會(huì)變慢，在中心混凝土約束的條件下，其表面就會(huì)產(chǎn)生大量的拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂紋。此外，水泥品種、水泥的多少、添加劑、施工手法和保養(yǎng)等都會(huì)導(dǎo)致混凝土干燥收縮現(xiàn)象。

2.4 水利施工過(guò)程及其現(xiàn)場(chǎng)護(hù)理的影響

在水利施工過(guò)程時(shí)，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的混凝土進(jìn)行振搗，其振搗力度的大小也會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生一定的影響，振搗力度過(guò)大就會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂縫。對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑的時(shí)候，一般都在高空中進(jìn)行，如果當(dāng)時(shí)的風(fēng)力過(guò)大或者太陽(yáng)光過(guò)強(qiáng)這都會(huì)使混凝土的收縮值增大；與此同時(shí)，對(duì)混凝土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的護(hù)理工作也很重要，如果護(hù)理的不及時(shí)，混凝土在早期就會(huì)出現(xiàn)脫水的現(xiàn)象，一旦脫水混凝土在后期就會(huì)產(chǎn)生裂縫。此外，混凝土產(chǎn)生裂縫還有個(gè)重要的原因就是因?yàn)槟０宓牟鸪姆绞讲粔蚓珳?zhǔn)，模板拆除的時(shí)間都需要精準(zhǔn)的把握才可以。以上的所有原因都會(huì)使混凝土收縮值過(guò)大，從而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

2.5 外部環(huán)境溫度變化的影響

混凝土徐變的主要因素就是溫度。混凝土內(nèi)部發(fā)生的周期性變化與外界的溫度的影響無(wú)關(guān)，混凝土的內(nèi)部溫度主要有三個(gè)方面組成:①水化熱的溫度，②澆筑混凝土?xí)r的溫度，③混凝土的通風(fēng)溫度。同時(shí)，在混凝土建筑時(shí)是受到外界溫度影響的，外界的溫度越高澆筑混凝土的溫度也就越高，二者之間成正比，混凝土?xí)霈F(xiàn)裂縫很重要的一個(gè)原因就是內(nèi)外溫差導(dǎo)致的。所以，在對(duì)混凝土進(jìn)行溫度控制的時(shí)候不僅要對(duì)內(nèi)部溫度進(jìn)行控制也要對(duì)外部溫度進(jìn)行控制?？刂仆獠繙囟仁欠乐箶嗔训闹饕胧┲弧?/p>

3 混凝土施工裂縫的有效控制措施

在水利工程混凝土施工的時(shí)候，裂縫現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，這就需要我們?cè)谑┕さ臅r(shí)候采取科學(xué)有效的施工措施來(lái)減少它的發(fā)生，對(duì)裂縫的產(chǎn)生進(jìn)行有效的防護(hù)，科學(xué)避免大體積混凝土的裂縫。在具體施工的時(shí)候，我們要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的溫度下進(jìn)行科學(xué)的控制，提高混凝土的抗裂效果，不僅如此，我們還要完善對(duì)約束的管理，減少溫度應(yīng)力，科學(xué)合理的提高混凝土自身性能，并根據(jù)施工的具體情況作出處理，從而達(dá)到對(duì)混凝土裂縫的有效控制。

3.1 合理設(shè)計(jì)水利工程施工方案

在設(shè)計(jì)水利工程施工方案的過(guò)程中，需要對(duì)混凝土容易產(chǎn)生裂縫的地方重點(diǎn)注意，在構(gòu)件材料截面允許并且不改變配筋率大小的條件下，我們要選擇鋼筋直徑與間距之間最小的，這樣一來(lái)，在施工過(guò)程中就能降低混凝土產(chǎn)生裂縫的概率。此外，混凝土的配筋過(guò)程也需要特別注意，在規(guī)格上一定要合適才可以，比如說(shuō)要優(yōu)先選取直徑比較小以及間距小的鋼筋，這樣的鋼筋不容易使混凝土產(chǎn)生裂縫。制定一套合理的水利工程施工方案是保證混凝土不產(chǎn)生裂縫的有效措施，所以，在開(kāi)工之前必須確保施工方案的合理性。

3.2 做好施工設(shè)計(jì)，規(guī)范施工流程

水利施工的過(guò)程中要嚴(yán)格的依照施工要求及規(guī)范對(duì)混凝土施工進(jìn)行設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上形成科學(xué)合理的混凝土施工流程，使其能夠嚴(yán)格依照規(guī)定順利施工。對(duì)此設(shè)計(jì)人員就需要對(duì)嚴(yán)格的把控好施工中的重點(diǎn)區(qū)域，尤其是容易產(chǎn)生裂縫的地方更要特別的留意，對(duì)容易產(chǎn)生裂縫的地方要有針對(duì)性的控制手段，最大程度的降低混凝土產(chǎn)生裂縫的可能。除此之外，還要做好混凝土配筋加固設(shè)計(jì)，按照實(shí)際的工程情況來(lái)做施工設(shè)計(jì)確定配筋加固時(shí)的各項(xiàng)操作規(guī)程，最大程度上減小配筋對(duì)混凝土拉應(yīng)力的影響，減小配筋加固過(guò)程中可能出現(xiàn)的混凝土結(jié)構(gòu)問(wèn)題。

3.3 合理選擇施工原材料

在選用混凝土原材料的時(shí)候，我們可以選擇礦渣硅酸鹽水泥等產(chǎn)品來(lái)降低溫度，合理的減少水化熱現(xiàn)象。在選擇加強(qiáng)對(duì)混凝土的和易性的時(shí)候，我們要選擇有效的外加劑來(lái)降低水化熱。在選擇骨料來(lái)進(jìn)行配置混凝土的時(shí)候我們要第一時(shí)間采用自然連續(xù)的材料。盡可能選擇直徑較大配級(jí)優(yōu)良的石子。在選擇骨料時(shí)，要選擇中粗砂。在施工時(shí)通過(guò)改善對(duì)原材料的比例來(lái)提高混凝土的抗裂性能，更大的增加拉伸變形能力，在大體積混凝土施工時(shí)，要以微膨脹以及低收縮為主，進(jìn)而加強(qiáng)對(duì)大體積混凝土抗斷裂進(jìn)行控制，以加強(qiáng)建筑物的總體質(zhì)量。

3.4 合理控制過(guò)程溫度

對(duì)大體積的混凝土的有效控制主要從以下2個(gè)方面入手：①控制入模溫度，它的控制主要就是控制原材料的初始溫度，方法就是在高溫天氣施工時(shí)使用一定量的地下水或者冰水拌和。②溫度控制，把冷凝水管埋放在混凝土中，通過(guò)水的流動(dòng)性和吸熱性來(lái)降低其內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，達(dá)到降低水化層溫度的目的，對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)溫度控制和科學(xué)合理的管理。

3.5 合理制定澆筑方案

在大體積混凝土澆筑方案要運(yùn)用分層、分段、分縫式區(qū)域交錯(cuò)的方式進(jìn)行處理，在連續(xù)性澆筑時(shí)，要對(duì)結(jié)構(gòu)物的大小、材料的疏密程度和運(yùn)輸條件等進(jìn)行合理的選擇和確定。混凝土的澆筑可以分為兩個(gè)部分，①分層，②分面。其中一定要注意，在進(jìn)行第二層澆筑的時(shí)候，一定要在第一層混凝土還沒(méi)有開(kāi)始凝結(jié)而且還有一定熱量的時(shí)候進(jìn)行澆筑。并以此類(lèi)推，直到澆筑過(guò)程完成。像這種施工方式比較適合面積過(guò)大，結(jié)構(gòu)比較厚的工程。澆筑時(shí)，要從結(jié)構(gòu)物短的一邊開(kāi)始，沿著長(zhǎng)邊進(jìn)行。再進(jìn)行分層或分段澆筑時(shí)，可以把它分成兩個(gè)部分或三各部分進(jìn)行處理，先中間后兩端的模式主要運(yùn)用在厚度較薄而直徑較大的混凝土工程中。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)水利工程在施工工藝和施工經(jīng)驗(yàn)上還要多多學(xué)習(xí)，要學(xué)會(huì)在施工中合理的組織施工，不僅如此還要加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的研究和實(shí)驗(yàn)，順應(yīng)時(shí)代潮流。在實(shí)際施工時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要學(xué)會(huì)查閱資料并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行收集整理，對(duì)混凝土溫度變化等進(jìn)行研究，科學(xué)的安排施工時(shí)間。從各個(gè)方面采取強(qiáng)有效的措施來(lái)提高對(duì)混凝土裂縫的控制。在水利工程施工中，混凝土在結(jié)構(gòu)安全方面有著不可替代的作用，因此預(yù)防混凝土產(chǎn)生裂縫是很有必要的，混凝土承擔(dān)著結(jié)構(gòu)安全和防滲等作用，所以保證混凝土在施工中不出現(xiàn)裂縫是非常重要的。因此，有效的控制混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，對(duì)提高混凝土的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，從而增加水利工程施工的安全都起著十分重要的作用，必須得到我們充分的重視，促進(jìn)我國(guó)水利工程的良性發(fā)展。

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