水利工程混凝土裂縫成因及防治措施

顧鑫 劉彥伶

摘 要： 混凝土在水利工程施工中應(yīng)用的非常廣泛，在社會(huì)不斷發(fā)展的過程中，對混凝土的性能提出了更高的要求，需要引起相關(guān)人員的高度重視。在實(shí)際施工的過程中，由于各種因素的影響，混凝土?xí)霈F(xiàn)各種不同程度的裂縫現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了水利工程的質(zhì)量，具有一定的負(fù)面影響。本文對水利施工中混凝土裂縫的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，在此基礎(chǔ)上，提出了具有針對性的措施，具有一定的借鑒和參考意義，旨在促進(jìn)水利工程事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 水利工程;混凝土裂縫;收縮裂縫;預(yù)防

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中，水利工程事業(yè)取得了非常明顯的進(jìn)步，水利工程的數(shù)量不斷增多，規(guī)模不斷增大，在工業(yè)生產(chǎn)、人們?nèi)粘Ｉ詈蜕鐣?huì)進(jìn)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用?；炷潦撬こ探ㄔO(shè)中的關(guān)鍵性材料，具有來源廣泛、價(jià)格低廉、性能顯著等特點(diǎn)，能夠提高工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和堅(jiān)固性。在實(shí)際的施工過程中，由于各種因素的影響，會(huì)出現(xiàn)各種類型的裂縫現(xiàn)象，需要在結(jié)合實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，采取合適的方法和措施，對裂縫進(jìn)行有效控制，提高混凝土的整體質(zhì)量。

一、水利施工中混凝土裂縫的原因分析

1、干縮裂縫

混凝土澆筑完成后的兩周內(nèi)容易出現(xiàn)干縮裂縫。主要原因如下：混凝土材料的配比不恰當(dāng)，影響了最終的性能;施工人員由于疏忽，操作出現(xiàn)失誤，在養(yǎng)護(hù)過程中出現(xiàn)脫水現(xiàn)象，最終形成干縮裂縫。在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的時(shí)候，混凝土材料的脫水比例嚴(yán)重，干縮應(yīng)力超過抗拉應(yīng)力，裂縫現(xiàn)象最終出現(xiàn)。干縮裂縫常常以網(wǎng)狀的形式出現(xiàn)，呈現(xiàn)出小而分散的特點(diǎn)。干縮裂縫在短期內(nèi)不會(huì)干擾水利工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但從長期來看，嚴(yán)重影響了水利工程的質(zhì)量，不利于水利工程性能的發(fā)揮。

2、塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫是由于混凝土材料中的水分流失過快而造成的，主要形成在混凝土材料凝結(jié)過程中。在對混凝土材料進(jìn)行澆筑的時(shí)候，由于周圍環(huán)境的影響，或者在大風(fēng)、高溫條件下澆筑，在水分流失過快的情況下，因缺乏必要的養(yǎng)護(hù)管理，混凝土內(nèi)外的溫差較大，造成壓力的失衡，最終形成塑性收縮裂縫。這種裂縫的主要特點(diǎn)是兩邊窄中間寬，如果不及時(shí)進(jìn)行處理和解決，在長期的日積月累中，裂縫會(huì)逐漸擴(kuò)大和深化，最終影響水利工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3、沉陷裂縫

沉陷裂縫是水利工程中的另一種裂縫形式。主要原因是水利工程中存在著很多的軟土地基，由于沒有及時(shí)進(jìn)行夯實(shí)處理，地基會(huì)在外力和自身作用下出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。另外，在施工的過程中，由于會(huì)產(chǎn)生各種形式的壓力，對地基造成不同程度的影響，最終出現(xiàn)不規(guī)則的沉降，即沉降裂縫。這種沉降裂縫的形狀與地基沉降的走向具有一致性，呈現(xiàn)出相互貫穿的特征。另外，沉降裂縫的出現(xiàn)時(shí)間并不規(guī)律，最大的影響因素是地基的夯實(shí)情況，在施工過程中和投入使用后都有可能出現(xiàn)。與其他裂縫不同的是，沉陷裂縫會(huì)在短時(shí)間內(nèi)對水利工程造成比較嚴(yán)重的影響，正常運(yùn)轉(zhuǎn)將無法有效進(jìn)行。

4、溫差裂縫

溫差裂縫在水利工程中比較常見。顧名思義，這種裂縫出現(xiàn)的原因是由于溫度的影響，在混凝土材料內(nèi)外溫度差異下，應(yīng)力的大小發(fā)生改變，最終導(dǎo)致溫差裂縫的出現(xiàn)。在實(shí)際的水利工程中，混凝土澆筑初期常常出現(xiàn)溫差裂縫，在養(yǎng)護(hù)管理的過程中，水泥在一定的水化反應(yīng)下，混凝土材料的表面溫度會(huì)出現(xiàn)較大的流失，外部的溫度明顯高于內(nèi)部的溫度，在內(nèi)外溫差過大的影響下，最終出現(xiàn)溫差裂縫。在大體積混凝土施工中，比如大壩施工、分洪閘施工等，溫差裂縫出現(xiàn)的頻率較高。

二、水工混凝土裂縫的預(yù)防措施

1、提高混凝土的抗裂能力

要提高混凝土的抗裂能力，需要對各個(gè)組成部分進(jìn)行嚴(yán)格的控制，具體來說，包括以下幾個(gè)方面：低水化熱類型水泥符合抗裂性能;對骨料級配進(jìn)行改善，在增大骨料粒徑的同時(shí)，使最大粒徑的比例得到明顯提高;對骨料雜質(zhì)含量進(jìn)行控制，40% 為通常情況下的含砂率，花崗巖、石灰?guī)r等受溫度影響較小，作為理想的材料;為減小水泥的含量，可以將礦渣、粉煤灰、火山灰質(zhì)等作為理想的摻合料進(jìn)行摻加，在控制水灰比的同時(shí)，使混凝土的和易性得到有效改善，防止混凝土自身出現(xiàn)的收縮變形;需要注意的是，在選用速凝劑的時(shí)候，應(yīng)避免采用CaCl2，防止混凝土早期收縮量的增加;高效減水劑可以適當(dāng)采用，同時(shí)添加一定的膨脹劑，在保證后期強(qiáng)度的同時(shí)，控制因減水劑造成的收縮現(xiàn)象。通過切實(shí)有效的方式，對配合比試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，將水灰比和用水量控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

2、優(yōu)化施工工藝及施工順序

預(yù)防裂縫產(chǎn)生的一個(gè)關(guān)鍵方法是采取分封分塊的方式，主要包括橫縫形式、豎縫分塊、斜縫分塊等。以混凝土的制備和澆筑能力為基礎(chǔ)，對塊體的體積進(jìn)行控制;在澆筑的過程中，應(yīng)該將時(shí)間間隔控制在合理的范圍內(nèi)，同時(shí)保證下層混凝土能夠及時(shí)進(jìn)行散熱;采用斜層澆筑法，對澆筑層的厚度進(jìn)行控制。如果河道較長，可以采用分塊間隔澆筑的方式，使伸縮縫能夠發(fā)揮良好的作用。當(dāng)先澆塊經(jīng)過一段時(shí)間的凝固之后，對后澆帶澆筑時(shí)，常用的是微膨脹特性的混凝土。同時(shí)需要根據(jù)地基的軟硬采取合適的方法，當(dāng)?shù)鼗^軟時(shí)，必須進(jìn)行加固或者夯實(shí)，當(dāng)?shù)鼗^硬時(shí)，應(yīng)對澆筑時(shí)間進(jìn)行控制，增強(qiáng)地基的堅(jiān)固性和穩(wěn)定性。

3、溫控措施

在依據(jù)大體積構(gòu)筑物如力學(xué)的基礎(chǔ)上可以知道，高等級混凝土適用于高應(yīng)力區(qū)，低等級混凝土適用于低應(yīng)力區(qū)。中低熱水泥使用的較為廣泛，能夠?qū)炷恋暮鸵仔赃M(jìn)行有效改善，引氣劑、減水劑，高效減水劑等的應(yīng)用可以使水灰比明顯減小，同時(shí)通過減少發(fā)熱量，增強(qiáng)混凈土的整體性能。在了解氣溫變化狀態(tài)的基礎(chǔ)上，合理調(diào)整澆筑時(shí)間，按照高澆低不澆的原則，對重要澆筑部位的氣溫進(jìn)行嚴(yán)格控制;入倉溫度不宜過高;在高溫季節(jié)，應(yīng)在遮陰的地方堆放骨料;為降低溫度，可加入冰或冷水進(jìn)行攪拌;在拌制完成到澆筑的過程中，需要盡可能縮短時(shí)間間隔;薄層澆筑可以使用噴霧，使?jié)仓嬷車臏囟鹊玫接行Ы档汀Ｔ诟邷乜匾笙?，需要將水管進(jìn)行掩埋，冷卻通水的溫度。在施工組織設(shè)計(jì)中，需要將不同溫度時(shí)期混凝土澆筑的溫度進(jìn)行明確。

4、養(yǎng)護(hù)和表面保護(hù)

澆筑工作完成之后，需要采取一定的養(yǎng)護(hù)措施，增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，同時(shí)避免裂縫的產(chǎn)生。需要表面的強(qiáng)度值和相關(guān)要求為依據(jù)，確定養(yǎng)護(hù)時(shí)間，一般應(yīng)大于28天。如果是低塑性混凝土，應(yīng)在灑水之后，采取必要的保濕措施，通常情況下，灑水養(yǎng)護(hù)在澆筑2h之后進(jìn)行。當(dāng)溫度較高或者出現(xiàn)大風(fēng)現(xiàn)象時(shí)，可以設(shè)置一定的遮陰設(shè)施，降低因蒸發(fā)而造成的各種裂縫現(xiàn)象。粒狀（如鋸末）或片狀材料可用在構(gòu)筑物頂部和長期停澆部位，在覆蓋養(yǎng)護(hù)方式下，增強(qiáng)其隔熱、保溫和保濕性能。依據(jù)混凝土的強(qiáng)度和內(nèi)外溫差，確定出拆模時(shí)間，當(dāng)拆模后溫度明顯降低，需要采取一定的的保溫措施。

三、結(jié)語

綜上所述，混凝土在水利工程施工中具有非常重要的應(yīng)用，需要對混凝土的性能進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證混凝土能夠與施工現(xiàn)場的實(shí)際情況相匹配，在相互融合的過程中，發(fā)揮出良好的效果，增強(qiáng)水利工程整體的堅(jiān)固性和穩(wěn)定性，提高水利工程的質(zhì)量。在實(shí)際施工中，可以優(yōu)化施工工藝及施工順序，提高混凝土的抗裂能力，采取一定的溫控措施，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和表面保護(hù)等，將理論與實(shí)踐相互結(jié)合，有效解決混凝土的裂縫問題，為水利工程事業(yè)的發(fā)展做出積極有益的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 孟現(xiàn)敬. 水利工程混凝土裂縫的成因與防治措施[J]. 技視界. 2014（29）.

[2] 王川川. 水利施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2014（23）.

[3] 姜秀范. 水利施工中混凝土裂縫的原因分析及防治措施[J].黑龍江科技信息. 2014（03）.