水利施工中混凝土裂縫的主要原因及防治技術(shù)

初樂友

(新疆額敏縣水利局，新疆 額敏 834600)

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水利施工中混凝土裂縫的主要原因及防治技術(shù)

初樂友

(新疆額敏縣水利局，新疆 額敏 834600)

在水利施工中，混凝土的施工質(zhì)量嚴(yán)重影響著水利工程的建設(shè)和發(fā)展。其中，混凝土裂縫現(xiàn)象比較嚴(yán)重，為了保證水利施工的質(zhì)量和水平，就必須要處理好施工過程中的混凝土裂縫現(xiàn)象。文章主要針對水利施工中混凝土裂縫的主要原因和防治技術(shù)展開深入的研究和分析，以供相關(guān)人士的借鑒。

水利施工；混凝土裂縫；主要原因；防治技術(shù)

水利工程對于我國人民生產(chǎn)生活的財產(chǎn)安全具有重大的保障作用，但是由于在水利施工過程中極容易出現(xiàn)混凝土裂縫的現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅著施工現(xiàn)場的安全與穩(wěn)定。由此可見，解決和處理混凝土裂縫問題是水利施工建設(shè)中的重中之重，在水利施工中占據(jù)著重要的地位。相關(guān)施工技術(shù)人員要予以高度的重視，采取切實(shí)可行的防治對策來予以治理和解決，不斷增強(qiáng)其持久力、承受力，從而有效提高水利工程的使用壽命。

1 水利施工中混凝土裂縫的類型分析

1.1 干縮裂縫現(xiàn)象

當(dāng)混凝土養(yǎng)護(hù)期完成的半個月后，很容易出現(xiàn)干縮裂縫現(xiàn)象?；炷磷陨泶嬖谥欢ǖ南拗菩砸蛩?，很容易受到外界因素的影響，其濕度與變形程度有著緊密的聯(lián)系，一般就是當(dāng)水分流失現(xiàn)象比較嚴(yán)重時，變形程度會比較大；反之，當(dāng)水分流失性較小時，其變形程度也會隨之變小。在一定條件下，混凝土在內(nèi)部的約束與限制時，在拉應(yīng)力的作用下就會造成干縮裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。

1.2 塑性收縮裂縫現(xiàn)象

混凝土在其凝固之前，水分流失現(xiàn)象比較嚴(yán)重，進(jìn)而形成塑性收縮裂縫現(xiàn)象。塑性收縮裂縫的產(chǎn)生條件一般多發(fā)在干燥炎熱、強(qiáng)風(fēng)力等類似的天氣中，而且裂縫的形狀更是參差不齊。對于其裂縫的長度主要在30cm以內(nèi)，最長的時候可達(dá)到3m，寬度一般控制在5mm左右。

塑性收縮裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生原因主要是指混凝土在不受強(qiáng)度的影響之下，由于高溫或強(qiáng)風(fēng)等外界因素的存在，加快混凝土表面水分流失的速度，使毛細(xì)血管受到高強(qiáng)度的負(fù)壓力，從而造成混凝土土體積快速收縮，而混凝土自身在高強(qiáng)度的影響之下，很難抵御這種收縮的，由此就產(chǎn)生了塑性收縮裂縫現(xiàn)象。其現(xiàn)象的開裂程度主要與混凝土的水灰比、凝固時間以及外界環(huán)境等因素息息相關(guān)。

1.3 沉陷裂縫現(xiàn)象

沉陷裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生與地基土質(zhì)、松軟程度以及回填土等方面有著很大的聯(lián)系，主要由于不合理、不均勻地沉降而產(chǎn)生的。同時，模板剛度和模板支撐間隔的不合理也會引發(fā)沉陷裂縫現(xiàn)象。特別是在天氣急劇嚴(yán)寒的天氣下，模板支撐在凍土層上，在外界環(huán)境的影響之下，凍土層解凍后會產(chǎn)生不均勻沉降，進(jìn)而使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此種裂縫現(xiàn)象大多表現(xiàn)為深進(jìn)與貫穿性裂縫。其中，裂縫走向程度與其沉陷情況有著較大的關(guān)聯(lián)，如果裂縫走向較深，沉陷程度也就越明顯，甚至?xí)霈F(xiàn)一定的錯位。

1.4 溫度裂縫現(xiàn)象

在混凝土體積不斷變大時，混凝土內(nèi)聚集著大量的水化熱，而且很難散發(fā)出來，進(jìn)而加劇混凝土內(nèi)部溫度的劇烈上升。同時混凝土表面的散熱情況比較迅速，形成混凝土內(nèi)外的溫差值，混凝土內(nèi)外部熱脹冷縮程度有所不同，在產(chǎn)生的拉應(yīng)力達(dá)到一定極限時，從而在溫差過大的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，通常會發(fā)生在施工后期階段。溫度裂縫現(xiàn)象的形狀各不一致、縱橫交錯。

1.5 施工裂縫現(xiàn)象

混凝土構(gòu)件在制作、運(yùn)輸以及堆放過程中，由于各種因素的現(xiàn)象而產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象。施工裂縫現(xiàn)象主要是由于膜板吸水澆筑前未嚴(yán)格進(jìn)行澆水，且膜板與混凝土黏連現(xiàn)象比較嚴(yán)重時，進(jìn)而將混凝土拉裂、構(gòu)件成型與拆模振動過大時，造成施工裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2 水利施工中混凝土裂縫的主要原因分析

2.1 混凝土自身所引起的裂縫現(xiàn)象

1)混凝土配置比例：

在混凝土配制過程中，極容易出現(xiàn)由于配比不當(dāng)而引發(fā)的一系列問題，尤其表現(xiàn)在混凝土配比不規(guī)范、用水量過大以及振搗方式不合理等方面。以上現(xiàn)象都會引起混凝土現(xiàn)象的發(fā)生。一旦在施工建設(shè)中發(fā)生，就會持續(xù)混凝土的凝固時間，進(jìn)而不斷下沉引發(fā)裂縫現(xiàn)象。通常情況下水利工程混凝土配比如表1所示。

表1 混凝土配置比例

2)水泥漿上?。?/p>

如果在水利施工中發(fā)生水泥漿上浮現(xiàn)象，就會加劇混凝土的收縮速度，進(jìn)而在土體表面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。同時，沉縮裂縫也會發(fā)生在混凝土剛剛凝固的時間內(nèi)[1]。

3)混凝土自身的因素：

混凝土自身也會引發(fā)裂縫現(xiàn)象，在空氣的作用力下，混凝土難免會出現(xiàn)一定的硬化，使混凝土內(nèi)部水分瞬間蒸發(fā)，造成貫穿裂縫。與此同時，在特殊情況下，鋼筋在混凝土構(gòu)造中也會引發(fā)一定的裂縫。

2.2 外界因素引起的混凝土裂縫現(xiàn)象

1)溫度變化：

溫度對于混凝土影響極大，當(dāng)混凝土出現(xiàn)硬化時，會產(chǎn)生很大的水化熱，一旦熱量難以散發(fā)出去就會急劇上升混凝土的內(nèi)部溫度，當(dāng)內(nèi)外溫差過于明顯時就會使混凝土出現(xiàn)變形現(xiàn)象。此外，在混凝土硬化初期，抗拉強(qiáng)度比較低，變形程度一旦超出了混凝土的承受范圍，就會出現(xiàn)裂縫。常態(tài)混凝土溫度應(yīng)力變化過程線如圖1所示。

圖1 常態(tài)混凝土溫度應(yīng)力變化過程線

常態(tài)混凝土溫度應(yīng)力變化計算公式為：

(1)

式中：Ec為混凝土彈簧；μ為泊松比；α為線脹系數(shù)；Kp為應(yīng)力松弛系數(shù)；Kc為安全系數(shù)；R為基礎(chǔ)約束系數(shù)。比如在具有180×10-6膨脹量分層澆筑的情況下受基礎(chǔ)約束可產(chǎn)0.2-0.4MPa，導(dǎo)出補(bǔ)償收縮混泥土和常態(tài)混凝土相比，其溫度差可以放寬2-3℃。

此外，由于外界溫度變化的影響，也會使混凝土出現(xiàn)硬化，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫，特別是在強(qiáng)光照射或者天氣嚴(yán)寒溫度低的情況下。因此，在外界作用的影響下，混凝土裂縫現(xiàn)象時有發(fā)生。

2)混凝土澆筑后的沉陷裂縫現(xiàn)象：

不同的水利工程，其施工環(huán)境、地基情況也會有很大的差別和出入，進(jìn)而使沉陷裂縫現(xiàn)象變得頻繁。例如水利工程在建設(shè)時，施工單位沒有結(jié)合實(shí)際情況而處理地基，隨即出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。同時，一些水利工程地基土質(zhì)較差，并沒有嚴(yán)格規(guī)范回填處理工作，在澆灌混凝土之后從而引發(fā)沉陷裂縫現(xiàn)象。

在處理地基工作時，如果膜板剛度不能達(dá)到施工技術(shù)的要求，就會使地基底部嚴(yán)重松動，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。在周邊環(huán)境不利的影響下，混凝土結(jié)構(gòu)會受到強(qiáng)烈的銹蝕。

例如：在混凝土密實(shí)度不夠的情況下，就容易受到氯化物的侵入[2]，氯化物會與氧離子發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)，引發(fā)鋼筋氧化現(xiàn)象的發(fā)生，鋼筋出現(xiàn)膨脹不斷擠壓周圍的混凝土，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。由此可見，水利施工必須要采取相應(yīng)的防護(hù)對策來改善混凝土裂縫現(xiàn)象。

3 水利施工中混凝土裂縫的防治技術(shù)分析

3.1 施工技術(shù)準(zhǔn)備

在水利施工過程中，施工單位要合理處理好混凝土構(gòu)件的相關(guān)問題，要盡可能地避免結(jié)構(gòu)斷面而引發(fā)的應(yīng)力集中現(xiàn)象。要加大補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)的使用力度，不斷進(jìn)行強(qiáng)化。在混凝土裂縫現(xiàn)象中，通常都是由于混凝土收縮而引發(fā)的裂縫?；诖?，可以在混凝土中加入一些膨脹劑來緩解混凝土的收縮。此外，水利施工技術(shù)人員要對混凝土現(xiàn)象予以高度的重視，不斷學(xué)習(xí)構(gòu)造鋼筋方面的知識，一旦發(fā)現(xiàn)施工中存在安全隱患，就要第一時間與設(shè)計人員取得溝通和聯(lián)系，從而進(jìn)行改進(jìn)和處理。

3.2 施工選材和配合比設(shè)計

根據(jù)水利的結(jié)構(gòu)要求，要選擇適宜的混凝土強(qiáng)度等級，要善于使用優(yōu)質(zhì)高效的水泥品種，最大程度地減少高強(qiáng)度水泥的使用。與此同時，要加強(qiáng)選擇質(zhì)量合格的石、砂等原材料的使用，并且嚴(yán)格按照施工要求來添加摻合料、外加劑。

3.3 加強(qiáng)溫控防裂措施

為了進(jìn)一步防止混凝土裂縫現(xiàn)象的發(fā)生，水利施工現(xiàn)場要做到：

1)重新調(diào)整骨料級配，用干性混凝土摻混合料，加入適量的引氣劑、塑化劑等，有效降低混凝土中的水泥使用含量。同時，在攪拌混凝土?xí)r，可以用加水方法或者用水將碎石進(jìn)行冷卻，主要是為了降低混凝土的澆筑溫度。

2)在混凝土剛剛凝固時，要進(jìn)行第二層的澆筑，而且還要在整體澆筑完成之前進(jìn)行，這是非常需要注意的一點(diǎn)。結(jié)合混凝土澆筑面積來分析，要將一定數(shù)量的測溫管來安放在混凝土的上中下部，并且在規(guī)定的時間內(nèi)測定內(nèi)、外溫度。具體來說：在前4天中，要每間隔2h測定一次，5-7d之內(nèi)，要每間隔4h測定一次，在8-15d中，要一天測定一次[4]。同時要做好相應(yīng)的記錄，保證混凝土內(nèi)、外溫差控制在25℃為最佳；強(qiáng)化觀察、檢查工作，如果溫度出現(xiàn)了偏差，要及時調(diào)整養(yǎng)護(hù)方式來控制溫差。

3)設(shè)置合理的拆模時間，避免混凝土表面“溫度梯度”現(xiàn)象的發(fā)生，做好相應(yīng)的保溫養(yǎng)護(hù)工作。施工現(xiàn)場要在混凝土澆筑后蓋上一層塑料薄膜，進(jìn)行中層覆蓋的厚度要保持在100mm以內(nèi)，隨后在蓋上1-2層的厚巖棉被。此外，要嚴(yán)格控制好混凝土內(nèi)部水分蒸發(fā)、流失的速度，而且混凝土的澆灌工作要選擇良好的天氣狀況，最好不要在刮風(fēng)下雨的天氣下進(jìn)行。

4)丙乳砂漿在水利工程混凝土修具體工藝流圖如圖2所示。

圖2 丙乳砂漿在水利工程混凝土修補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)過程中的施工工藝流程圖

從圖2中可以看出，丙乳砂漿在水利工程混凝土修補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)過程中的施工分為：清鑿除(鑿毛、清除)→沖洗(凈水)→涂抹基液→丙乳砂漿壓抹→養(yǎng)護(hù)。其中鑿毛就是，鑿毛完畢后清除混凝土等雜物。沖洗就是，涂抹面是否清洗干凈，直接影響砂漿與原混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度，是關(guān)系處理方法成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格控制。

3.4 注重施工現(xiàn)場的監(jiān)測環(huán)節(jié)

在水利施工中，要針對混凝土溫度和收縮變形程度中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面、合理的監(jiān)測，深入了解施工現(xiàn)場情況，及時反饋工程中存在的問題。而且還要不斷改善混凝土的性能，加大養(yǎng)護(hù)力度，不斷提升混凝土的抗裂能力。要深知，混凝土的質(zhì)量大大決定著裂縫現(xiàn)象的發(fā)生頻率，二者之間關(guān)聯(lián)性比較突出。

4 結(jié) 語

綜上所述，加強(qiáng)水利施工施工中混凝土裂縫工作勢在必行，要深入了解和研究混凝土裂縫產(chǎn)生的最主要原因還要采取行之有效的防治措施不斷予以治理和改善。要不斷優(yōu)化和創(chuàng)新防治技術(shù)。結(jié)合水利工程施工現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行分析，提高其重視程度，要盡量地降低混凝土裂縫現(xiàn)象的發(fā)生率，做好施工過程中的各項(xiàng)工作；同時，對于混凝土裂縫現(xiàn)象，不能盲目地、隨意地進(jìn)行修復(fù)，要做到具體問題具體分析，施工人員要進(jìn)行全方位、多角度領(lǐng)域地研討，從而不斷實(shí)現(xiàn)水利工程的建設(shè)目標(biāo)。

[1]李賢幸.水利施工中的混凝土裂縫的原因分析及防治措施[J].科技展望,2016(35):34.

[2]左齊.試論水利工程施工中如何防治混凝土裂縫產(chǎn)生[J].黑龍江科技信息,2016(05):245.

[3]廖偉房.水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術(shù)分析[J].河南水利與南水北調(diào),2015(02):3-4.

[4]陳云靖.水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術(shù)分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2014(23):24-25.

1007-7596(2017)05-0114-03

2017-04-18

初樂友(1976-)，男，山東牟平人，工程師。

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