水利水電工程中一些混凝土裂縫的成因及預(yù)防處理措施

楊耀明

【摘要】為了確保工程建設(shè)質(zhì)量，預(yù)防和減少混凝土裂縫帶來(lái)的危害，本文從如何提高混凝土生產(chǎn)質(zhì)量、施工質(zhì)量、原材料質(zhì)控等方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述，為其他類似工程提供一些借鑒經(jīng)驗(yàn)，特別是在大體積混凝土施工中如何有效預(yù)防裂縫，確保工程質(zhì)量方面和保障措施方面闡述了自己的看法，謹(jǐn)供同行參考。

【關(guān)鍵詞】混凝土；裂縫；分析；預(yù)防處理；措施

引言：

混凝土裂縫多年以來(lái)一直是困擾工程界的一道難題，特別是在水利水電工程建設(shè)中，多數(shù)都是大體積澆筑，如果技術(shù)工作做的不充分，管理不嚴(yán)格，出現(xiàn)裂縫的幾率很高。筆者曾經(jīng)參加過(guò)國(guó)內(nèi)很多大型水利水電工程的建設(shè)，遍布黃河、長(zhǎng)江、金沙江、雅礱江以及一些中小流域，一直從事工程技術(shù)管理工作，現(xiàn)在談?wù)勛约旱囊恍┙?jīng)驗(yàn)和體會(huì)。

1、混凝土裂縫的原因分析

實(shí)踐證明，混凝土產(chǎn)生裂縫是工程界的一道難題，特別是體積比較大的倉(cāng)號(hào)，一段時(shí)間后或多或少會(huì)出現(xiàn)一些裂縫，而且成因很多，查找原因比較困難。因?yàn)榛炷潦嵌喾N材料組成的混合體，在受到環(huán)境、溫度、壓力、拉力等外因的作用下，都有出現(xiàn)裂縫的可能性，關(guān)鍵是怎樣最大限度減少和預(yù)防產(chǎn)生裂縫。

1.1裂縫分類：根據(jù)國(guó)家規(guī)范，我們把一些出現(xiàn)較多的裂縫進(jìn)行了分類，共有三類：Ⅰ類裂縫：縫寬<0.1mm，縫深≤30cm，縫面長(zhǎng)度≤1.5m，外觀為細(xì)微規(guī)則性裂縫，認(rèn)定對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力，耐久性和結(jié)構(gòu)安全無(wú)影響。其次是Ⅱ類裂縫，即縫寬0.1mm≤δ<0.3mm，縫深30cm

根據(jù)我們統(tǒng)計(jì)，一些大壩上出現(xiàn)的裂縫以Ⅱ類裂縫居多，偶有Ⅲ類裂縫。排除其他原因，并綜合分析后得出結(jié)論，原因是混凝土的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和澆筑以及養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)沒有控制好，所以質(zhì)控工作的重點(diǎn)集中放置于這些方面。

1.2裂縫性質(zhì)：可以分為兩種，即有害裂縫和無(wú)害裂縫。如果是有害裂縫，就要對(duì)其形成原因進(jìn)行判斷和分析，并且要制定措施加以控制，并必須進(jìn)行補(bǔ)救處理，從而降低裂縫的危害。

2、預(yù)防處理措施

影響混凝土施工質(zhì)量主要有幾個(gè)環(huán)節(jié)，即混凝土原材料、生產(chǎn)、澆筑、配合比、溫控、養(yǎng)護(hù)等等，下面我們結(jié)合實(shí)際進(jìn)一步分析闡述。

2.1從源頭控制，選擇好的砂、石、骨料。如果粗細(xì)集料含泥量過(guò)大，或者骨料粒徑細(xì)、針片含量大，就會(huì)造成混凝土收縮增大，且集料顆粒級(jí)配不良或采取不恰當(dāng)?shù)拈g斷級(jí)配，也很容易造成混凝土收縮的增大，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生，所以必須嚴(yán)格進(jìn)行把關(guān)。

其次，對(duì)水泥、粉煤灰、外加劑選擇符合設(shè)計(jì)文件的正規(guī)生產(chǎn)廠家，進(jìn)場(chǎng)嚴(yán)格進(jìn)行檢驗(yàn)，形成完整的追溯檔案，性能指標(biāo)不合格以及過(guò)期的嚴(yán)禁使用。

2.2出機(jī)溫度控制。由于水利水電工程主壩等主要建筑物混凝士的體積較大，平均都在幾百甚至幾千立方以上，施工持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，所以在制定施工方案時(shí)就要充分考慮到每個(gè)環(huán)節(jié)，從一開始混凝土生產(chǎn)時(shí)就控制出機(jī)溫度，給后續(xù)運(yùn)輸、澆筑留有余地。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們采取夏季至少要比澆筑溫度低5℃左右，而冬季要比澆筑溫度高5℃左右這樣來(lái)控制，實(shí)踐證明效果很好。

2.3運(yùn)輸過(guò)程中溫度控制。對(duì)運(yùn)輸混凝土的車輛采用橡塑海綿保溫，車廂頂部安裝滑動(dòng)式保溫棚布；同時(shí)加強(qiáng)統(tǒng)一調(diào)度，盡量縮短混凝土運(yùn)輸時(shí)間，運(yùn)輸途中做到不隨意停車，施工現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)卸車，保證混凝土入倉(cāng)前具有規(guī)范要求的溫度。

2.4澆筑過(guò)程溫度控制。如果在混凝土澆筑過(guò)程中入倉(cāng)溫度控制不嚴(yán)，那么一切都無(wú)從談起，所以在高溫季節(jié)我們采用遮陽(yáng)棚和噴霧的方法降低環(huán)境溫度，并且采用低溫入模、低溫養(yǎng)護(hù)，及時(shí)進(jìn)行覆蓋或者通水冷卻，避免水化熱高峰的集中出現(xiàn)，降低峰值。

在冬季澆筑時(shí)則根據(jù)氣溫情況對(duì)混凝土澆筑倉(cāng)面覆蓋保溫被，或者搭設(shè)簡(jiǎn)易保溫篷，而且每澆筑一層就用保溫被及時(shí)覆蓋，并在四周對(duì)模板進(jìn)行整體采用外嵌聚氯乙烯泡沫板的保溫措施?；炷猎跐仓^(guò)程中，我們通常采用一邊覆蓋保溫被一邊澆筑的方法進(jìn)行保溫。

2.5加強(qiáng)澆筑完成后的養(yǎng)護(hù)。大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，7天左右達(dá)到峰值，而表面散熱較快，形成內(nèi)外的較大溫差，造成內(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)力而產(chǎn)生裂縫。所以混凝土的早期養(yǎng)護(hù)工作非常重要，使混凝土在早期盡可能少產(chǎn)生收縮。濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)對(duì)于大體積混凝土很有好處，所以夏季一般采用蓄水養(yǎng)護(hù)和流水養(yǎng)護(hù)的方法，或者表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14—28天。對(duì)于很多水利水電工程，都采用冷卻水循環(huán)降低內(nèi)部溫度，施工單位要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)方案執(zhí)行，控制好內(nèi)部溫度。

冬季則外貼保溫被進(jìn)行保溫，可以取得了較好的效果，如果北方地區(qū)氣溫過(guò)低，則禁止施工。

2.6嚴(yán)格施工工藝，澆搗時(shí)，振搗捧要快插慢拔，根據(jù)不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時(shí)間，避免過(guò)振或漏振，應(yīng)提倡采用二次振搗、二次抹面技術(shù)，以排除泌水、混凝土內(nèi)部的水分和氣泡。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，必須有質(zhì)檢人員現(xiàn)場(chǎng)管控。

2.7應(yīng)當(dāng)合理安排混凝土施工時(shí)間，避免在冬季、雨中或大風(fēng)中澆灌混凝土，如果不可避免時(shí)，冬季必須升高混凝土的溫度以及后期保溫，雨天須用彩條布及時(shí)遮蓋。同時(shí)在夏季高溫是盡可能安排在夜班建筑，避免陽(yáng)光暴曬。

2.8對(duì)于地下結(jié)構(gòu)混凝土，盡早回填土，對(duì)減少裂縫有利。

3、優(yōu)化混凝土配合比：

3.1水利水電工程普遍使用42.5中熱普通硅酸鹽水泥。我們知道水泥等級(jí)越高、細(xì)度越細(xì)、早強(qiáng)越高對(duì)混凝土開裂影響很大，同時(shí)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)越高，混凝土脆性越大，也越容易開裂，所以盡量避免采用早強(qiáng)高的水泥。

3.2 在常見的混凝土裂縫中，大部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決這類裂縫，可在混凝土中摻用膨脹劑來(lái)補(bǔ)償混凝土的收縮，實(shí)踐證明，效果是很好的。

3.3多年以來(lái)，我們的設(shè)計(jì)人員都積極采用摻合料和混凝土外加劑，明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用，對(duì)于預(yù)防裂縫起到了至關(guān)重要的作用。

3.4配合比設(shè)計(jì)人員必須經(jīng)常深入施工現(xiàn)場(chǎng)，依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，例如澆搗工藝、操作水平、構(gòu)件截面等等，合理選擇好混凝土的設(shè)計(jì)坍落度。多年以來(lái)我們?cè)谒姶髩纬B(tài)混凝土的設(shè)計(jì)坍落度一般控制在在30～50（mm）范圍內(nèi)，實(shí)踐證明在這個(gè)范圍內(nèi)坍落度變化對(duì)混凝土裂縫影響極小。

與此同時(shí)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的砂、石原材料質(zhì)量情況及時(shí)調(diào)整施工配合比。

3.5對(duì)軟土地基進(jìn)行必要的夯壓和加固處理；夯打密實(shí)后經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格再澆筑混凝土。同時(shí)模板應(yīng)支撐牢固，保證其強(qiáng)度和剛度，并應(yīng)按規(guī)定時(shí)間拆模。這里施工時(shí)必須落實(shí)質(zhì)檢人員全程跟蹤。

4、裂縫處理

目前針對(duì)混凝土裂縫常見的處理方法主要有置換、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)、表面修補(bǔ)，水泥、化學(xué)灌漿，布置鋼筋網(wǎng)片等等。

對(duì)于小于0.3毫米淺層裂縫的經(jīng)常采用開槽修補(bǔ)的辦法，對(duì)于深層裂縫，可以采取灌漿的方法，水利水電工程經(jīng)常采用灌水泥漿或者化學(xué)環(huán)氧樹脂材料灌漿的方法，而且效果良好，通過(guò)鉆孔取芯檢測(cè)，可以達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。需要注意的是，施工過(guò)程中對(duì)壓力、注入量等要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件執(zhí)行，防止發(fā)生二次破壞。

近年來(lái)，還有一種新的方法—仿生自愈合法，通過(guò)模仿生物組織在裂縫內(nèi)自動(dòng)分泌某種物質(zhì)，使裂縫達(dá)到愈合，但是這種混凝土成本較高，在大混凝土施工中較少采用。

另外，對(duì)于強(qiáng)約束區(qū)，基礎(chǔ)不均勻沉降或地基變形，結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力超出混凝土的抗拉能力導(dǎo)致開裂，首先必須要治本，即采用回填混凝土墊層和固結(jié)灌漿的方法 加固地基，其次也可以增加鋼筋來(lái)增加混凝土的抗拉強(qiáng)度。

5、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上的分析，為其他類似工程在混凝土裂縫預(yù)防方面提供了點(diǎn)滴借鑒經(jīng)驗(yàn)，但是由于混凝土裂縫的成因目前在世界上仍然是一個(gè)難題，關(guān)鍵還需要我們每一個(gè)技術(shù)工作者不斷總結(jié)，不斷摸索，從技術(shù)措施、管理措施方面下功夫，最大限度的減少和避免出現(xiàn)此類問(wèn)題，降低裂縫的危害，提高質(zhì)量管理水平，建優(yōu)質(zhì)工程，為國(guó)家小康社會(huì)和現(xiàn)代化建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《建造師繼續(xù)教育培訓(xùn)教材》，中國(guó)海洋大學(xué)出版社；

[2]《建筑工程混凝土施工規(guī)范》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社。