水利水電大體積混凝土澆筑裂縫成因分析

王超

貴州博越建筑勞務(wù)有限公司 貴州畢節(jié) 551700

基礎(chǔ)建設(shè)工程主要包括水下工程和地下工程，水利水電工程具有一次性交叉施工的特點(diǎn)基礎(chǔ)通常是用混凝土建造的。如果大體積混凝土開始出現(xiàn)裂縫，將嚴(yán)重阻礙后期的防洪工作，危及人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。只有保證基礎(chǔ)施工質(zhì)量，才能有效防止漏水。實(shí)際上，混凝土很容易產(chǎn)生裂縫，裂縫的概率一般會(huì)隨著混凝土體積的增大而增大，但在混凝土澆筑過(guò)程中，可以采取一些防裂措施來(lái)防止裂縫的產(chǎn)生[1]。

1 水利水電大體積混凝土澆筑裂縫的破壞

水利水電工程大體積混凝土澆筑過(guò)程中，裂縫十分常見，裂縫的危害嚴(yán)重影響水利水電工程的整體質(zhì)量。（1）裂縫對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成危害，嚴(yán)重降低混凝土的使用壽命和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；（2）裂縫將增加鋼筋的腐蝕概率，嚴(yán)重影響鋼筋的承載力、滲透率以及使用壽命等；（3）出現(xiàn)小裂縫時(shí)，裂縫隨著水的壓力增大而增大，最終破壞整個(gè)工程。在水利工程中，大體積混凝土的裂縫雖然不能消除，但通過(guò)科學(xué)的防裂措施，可以減少危害[2]。

2 水利水電大體積混凝土澆筑裂縫原因分析

2.1 溫度應(yīng)力引起的裂紋

因溫差導(dǎo)致溫度裂縫，溫差主要有三種：（1）在混凝土澆注的開始會(huì)出現(xiàn)大量的水化熱，因?yàn)榛炷潦菬岬牟涣紝?dǎo)體，而且大體積混凝土結(jié)構(gòu)的部分很厚，表面系數(shù)很小，這導(dǎo)致水泥產(chǎn)生的熱量不易散發(fā)，都集中在內(nèi)部。若混凝土內(nèi)部的水化熱不能散發(fā)，會(huì)導(dǎo)致溫度越積越高，混凝土表面溫度就是環(huán)境溫度，產(chǎn)生內(nèi)外溫差，如果早期混凝土內(nèi)外溫差凝結(jié)形成的拉應(yīng)力大于混凝土的抗壓強(qiáng)度，會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂問(wèn)題；（2）模內(nèi)混凝土的表面溫度在模前或模后迅速降低，將產(chǎn)生裂縫；（3）當(dāng)混凝土內(nèi)部的溫度達(dá)到最高點(diǎn)，熱量會(huì)逐漸散發(fā)降到最低溫度，此時(shí)溫差即為內(nèi)部溫差。上述溫差都是造成溫度裂縫的原因，水化熱引起的混凝土內(nèi)外溫差是混凝土澆注裂縫產(chǎn)生的主要原因。

2.2 粘結(jié)條件

大體積混凝土在溫度的影響下，其脹縮變形十分常見，受粘結(jié)力的制約，當(dāng)混凝土構(gòu)件的結(jié)合力大于極限抗拉強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生裂縫[3]。若無(wú)約束力就不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，為了降低混凝土開裂的概率，改善約束條件顯得尤為重要。大體積混凝土通常受內(nèi)部和外部約束的影響。大體積混凝土內(nèi)部的水化熱很難釋放，外溫急劇下降，導(dǎo)致內(nèi)外溫差較大。在溫差的影響下，混凝土表面體積收縮和混凝土體積膨脹會(huì)在內(nèi)部約束作用下產(chǎn)生拉應(yīng)力，稱為內(nèi)部約束。外部粘結(jié)的原理是，如果混凝土澆筑在舊混凝土或基巖上，當(dāng)溫度降低時(shí)，混凝土?xí)湛s，而舊混凝土和基巖會(huì)抑制其收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力。如果拉應(yīng)力超過(guò)了新澆混凝土的極限值，會(huì)產(chǎn)生裂縫，這就是混凝土滲透裂縫產(chǎn)生的原因。

2.3 建筑材料質(zhì)量問(wèn)題

建筑材料的質(zhì)量也是產(chǎn)生裂縫的主要原因之一?；炷潦怯伤?、水和添加劑按比例混合而成，會(huì)釋放出一定量的熱量。當(dāng)外界環(huán)境溫度變化時(shí)，水泥與水發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量將直接作用于混凝土內(nèi)部，在內(nèi)外溫差的影響下，混凝土內(nèi)外溫度變化會(huì)受到外壓應(yīng)力和內(nèi)壓應(yīng)力的影響，在這兩種力的影響下，混凝土極易出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。

2.4 維護(hù)工作不到位

工程的維護(hù)保養(yǎng)工作也具有十分重要的意義，除了延長(zhǎng)水利水電工程的使用壽命外，定期維護(hù)也可以在一定程度上防止大體積混凝土澆筑的裂縫問(wèn)題?；炷翝仓瓿珊?，混凝土硬化并釋放大量的水化熱，其表面的水會(huì)直接蒸發(fā)，導(dǎo)致表面變形，如果沒有灑水器或覆蓋物等措施，在以后的使用中會(huì)引起混凝土裂縫。

3 水利水電大體積混凝土澆筑裂縫防治措施

3.1 溫度應(yīng)力的合理控制

在澆筑的設(shè)計(jì)階段，應(yīng)考慮溫度應(yīng)力與設(shè)計(jì)荷載的聯(lián)合作用，確定最高溫度和最大溫差，檢查收縮力和溫度應(yīng)力。為了確定合適的結(jié)構(gòu)形式和劃分，結(jié)構(gòu)形式直接影響溫度應(yīng)力和裂縫的產(chǎn)生，因此在大體積混凝土設(shè)計(jì)中必須注意這種影響。此外，應(yīng)盡量避免或減輕結(jié)構(gòu)形式的溫度應(yīng)力集中。

3.2 提高混凝土的抗張強(qiáng)度

混凝土需要使用沙石和礫石等多種原材料，這可能會(huì)降低混凝土的抗拉強(qiáng)度，使其收縮。在振搗混凝土?xí)r，必須嚴(yán)格控制原材料的使用比例，以保證不會(huì)影響混凝土的抗拉性能；在混凝土澆筑過(guò)程中采用第二次補(bǔ)料法，加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)管理，從而提高抗拉強(qiáng)度；為了改善混凝土的內(nèi)應(yīng)力分布，可以在混凝土表面或內(nèi)層加筋，有效地減少裂縫的發(fā)生。

3.3 提高混凝土澆筑質(zhì)量

根據(jù)工程要求設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度，合理選擇的原材料，優(yōu)化混凝土配合比，從而降低混凝土的絕熱溫升，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，提高極限抗拉變形能力，降低線膨脹系數(shù)。澆注混凝土?xí)r，可采用分層或推壓連續(xù)澆筑法。為了減小大體積混凝土內(nèi)外溫差，在混凝土澆筑過(guò)程中通常采用砌塊澆筑的方法?；炷翑嚢柽\(yùn)輸時(shí)，必須滿足連續(xù)澆筑施工的要求，盡量降低混凝土出口溫度。混凝土澆注后應(yīng)按溫控技術(shù)措施的要求進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。

3.4 加強(qiáng)水利水電工程后期維護(hù)

加強(qiáng)對(duì)水利水電工程的后期養(yǎng)護(hù)是為了預(yù)防大體積混凝土澆筑裂縫。在養(yǎng)護(hù)管理中，有關(guān)養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)定期在混凝土表面涂上專用水泥，既能有效防止裂縫的發(fā)生，又能對(duì)混凝土的裂縫進(jìn)行填補(bǔ)和修補(bǔ)。此外，混凝土的定期檢驗(yàn)也是養(yǎng)護(hù)管理的主要工作，為保證混凝土的抗壓能力在合理范圍內(nèi)，在檢驗(yàn)過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)報(bào)告。在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，有必要考慮混凝土的荷載是否合理。

綜上所述，水利水電工程對(duì)社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生產(chǎn)生活中發(fā)揮著重要作用。大體積混凝土澆筑施工是水利水電工程最主要的施工工藝，嚴(yán)格控制混凝土澆筑質(zhì)量、改進(jìn)混凝土澆筑技術(shù)、對(duì)提高工程建設(shè)質(zhì)量、延長(zhǎng)使用壽命具有重要意義。大體積混凝土澆筑過(guò)程中，最主要問(wèn)題是裂縫問(wèn)題，關(guān)系到水利水電工程的整體質(zhì)量，只有不斷提高大體積混凝土澆筑施工工藝，才能保障水利工程的建設(shè)質(zhì)量，充分發(fā)揮水利水電工程的作用。