水利水電建筑工程施工中砼裂縫的防治

陳秀雄

（中水珠江規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 510610）

1 水利水電工程施工中砼裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 溫差過(guò)大引發(fā)的裂縫

溫差是引發(fā)水利水電工程裂縫產(chǎn)生的直接原因，如果在混凝土施工過(guò)程中內(nèi)外部的溫差過(guò)大，就會(huì)增大砼裂縫發(fā)生的概率。由于水泥是混凝土施工過(guò)程中必不可少的原材料，其本身的性質(zhì)相對(duì)特殊，當(dāng)水泥遇水將產(chǎn)生反應(yīng)，此過(guò)程是放熱過(guò)程，在此反應(yīng)下，砼內(nèi)部溫度無(wú)法及時(shí)散發(fā)，而外部溫度跟不上此變化，使得內(nèi)外部存在較大的溫差，且砼本身具有極為明顯的熱脹冷縮特性，一旦其內(nèi)外應(yīng)力超過(guò)了砼自身可以承受的強(qiáng)度極限，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

溫差所引發(fā)的砼裂縫極為常見(jiàn)，在水利水電工程中，溫度差所造成的裂縫主要包含了：混凝土使用中的水化熱反應(yīng)，內(nèi)外極大的溫度差異，導(dǎo)致了裂縫的形成；混凝土施工結(jié)束以后，在模具的拆除過(guò)程中，由于存在濕度及溫度的變化，混凝土的表面溫度突然降低，因此，濕度及溫度差異形成，一旦混凝土本身無(wú)法適應(yīng)這種濕度及溫度的變化，就會(huì)導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。此外，當(dāng)混凝土內(nèi)部形成了其固有的溫度以后，一旦其達(dá)到極限的狀態(tài)，受到厚度、密度等的影響，就會(huì)使得混凝土內(nèi)部的熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā)，進(jìn)而導(dǎo)致溫度裂縫的出現(xiàn)。對(duì)水利水電工程而言，溫差裂縫多產(chǎn)生于分洪閘、攔河壩等各類工程中，因此，在水利水電工程中，要減少溫度裂縫的產(chǎn)生，主要是要在混凝土施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)溫度的控制與管理。

1.2 塑性收縮產(chǎn)生的裂縫

塑性收縮也是水利水電工程施工過(guò)程中造成裂縫的主要原因。由于混凝土凝固是散熱的過(guò)程，這就會(huì)使得混凝土中的水分逐步蒸發(fā)，一旦混凝土內(nèi)部的水分流失，混凝土體積就會(huì)隨之發(fā)生一定的變化，混凝土體積與塑性收縮裂縫的規(guī)模存在著直接的聯(lián)系，體積越大，也就說(shuō)明塑性收縮現(xiàn)象越明顯，塑性收縮裂縫也就越大。對(duì)混凝土收縮過(guò)程而言，由于外部環(huán)境可能會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生一定的約束力，也就導(dǎo)致了混凝土收縮應(yīng)力的出現(xiàn)，一旦混凝土自身的抗拉強(qiáng)度極限值無(wú)法滿足混凝土的收縮應(yīng)力，就會(huì)引發(fā)塑性收縮裂縫的出現(xiàn)。

一般情況下，對(duì)混凝土施工而言，塑性收縮裂縫的出現(xiàn)難以徹底消除。塑性收縮裂縫多是在混凝土施工過(guò)程中產(chǎn)生的，但是，對(duì)有些水利水電工程而言，其塑性收縮裂縫也往往出現(xiàn)在施工結(jié)束后的5～10 年，因此，從塑性收縮裂縫產(chǎn)生的時(shí)間來(lái)看，水利水電工程中塑性裂縫的出現(xiàn)與水利工程的使用年限之間并沒(méi)有直接的關(guān)系，這種裂縫的出現(xiàn)主要是由混凝土施工方法選用不當(dāng)、配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)仍斐傻?。一般情況下，當(dāng)混凝土出現(xiàn)塑性裂縫以后，混凝土的抗拉性能等大大降低，有些時(shí)候還會(huì)導(dǎo)致一些有機(jī)質(zhì)進(jìn)入裂縫內(nèi)部，使得混凝土內(nèi)部的鋼筋產(chǎn)生銹蝕等現(xiàn)象，因此，一旦不注意對(duì)塑性裂縫的控制與管理，就會(huì)嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1.3 砼塑性坍落引發(fā)的裂縫

坍落度是混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，混凝土塑性坍落也會(huì)引發(fā)混凝土裂縫的出現(xiàn)。通常情況下，塑性坍落裂縫多發(fā)生在澆筑結(jié)束以后的2～5h 內(nèi)，在此階段，混凝土尚處于塑性狀態(tài)下，一旦出現(xiàn)滲水等問(wèn)題，再加上受到重力等的影響，就會(huì)使得混凝土材料出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，而鋼筋、模板等會(huì)對(duì)混凝土下沉產(chǎn)生一定的約束，而此時(shí)，在混凝土的上部分，會(huì)出現(xiàn)與鋼筋長(zhǎng)度方向相一致的裂縫。

1.4 材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)引起的裂縫

在混凝土施工過(guò)程中，由于其混凝土是由多種材料所構(gòu)成的混合物，因此，混凝土的施工質(zhì)量會(huì)受到這些材料質(zhì)量的影響。近年來(lái)，隨著我國(guó)建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，建材市場(chǎng)也逐步發(fā)展，即使是同一種材料，在性能、質(zhì)量等方面也存在著一定的差異性，因此，這就使得在混凝土施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格進(jìn)行混凝土材料的篩選。當(dāng)前，在我國(guó)水利水電工程施工過(guò)程中，有些工程單位為實(shí)現(xiàn)成本的控制，選用了一些劣質(zhì)材料，這些材料的性能較差，無(wú)法滿足水利水電混凝土施工的基本要求，有時(shí)會(huì)引發(fā)混凝土裂縫的出現(xiàn)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性等極為不利。

2 水利水電施工中砼裂縫防治措施

2.1 合理選擇混凝土配合比

從混凝土原材料的構(gòu)成來(lái)看，其包含了水泥、砂石、膨脹劑、骨料與水等，在正式的混凝土施工開(kāi)始之前，有關(guān)施工人員需要根據(jù)混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與要求，做好混凝土試配工作，確定最佳的混凝土配合比。在混凝土配合比的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要減少混凝土裂縫的出現(xiàn)，需要在保證混凝土性能符合水利水電工程施工要求的基礎(chǔ)上，盡量減少混凝土施工中水泥的用量，可以用外加劑等來(lái)替代水泥的作用，比如粉煤灰等，嚴(yán)格將水膠比等控制在合理的范圍內(nèi)。從粉煤灰的使用來(lái)看，其應(yīng)用減少了水泥的使用，大大提高了混凝土的和易性，在施工過(guò)程中減小了水泥水化熱的不利影響。一般情況下，在混凝土施工中一些易發(fā)生裂縫問(wèn)題的位置，要增加限裂鋼筋等的設(shè)置，以提高此處混凝土的抗拉強(qiáng)度，延緩裂縫的發(fā)生。

2.2 溫度裂縫的防治措施

從混凝土裂縫的發(fā)生原因來(lái)看，溫度裂縫最為常見(jiàn)，其主要是在混凝土施工過(guò)程內(nèi)外部較大的溫差所造成的。為減少此種裂縫的出現(xiàn)，需要在混凝土施工過(guò)程中嚴(yán)格控制溫度，避免溫差過(guò)大，主要從以下方面來(lái)進(jìn)行：（1）降低混凝土本身的發(fā)熱量，由于水泥的水化熱現(xiàn)象是混凝土本身熱量的主要來(lái)源，因此，在混凝土施工過(guò)程中，要盡量選用水化熱反應(yīng)較弱的水泥，比如普通硅酸鹽低熱水泥等，這種類型的水泥在混凝土施工中的應(yīng)用可以有效控制混凝土內(nèi)部的溫度。從應(yīng)力場(chǎng)分布的差異性來(lái)看，有關(guān)施工人員需要根據(jù)其分布的具體情況，進(jìn)行施工范圍等的確定，進(jìn)而選擇與應(yīng)力場(chǎng)相適應(yīng)的混凝土，在混凝土原材料中添加一定量的粉煤灰、減水劑等，以達(dá)到控制溫差的作用。（2）降低混凝土入倉(cāng)溫度。由于在水利水電混凝土施工過(guò)程中，混凝土的用量較大，因此，其混凝土的拌制等往往是在距離施工現(xiàn)場(chǎng)一定范圍的配制站完成的，當(dāng)拌制結(jié)束以后，需要經(jīng)由一段時(shí)間的運(yùn)輸方可進(jìn)行混凝土澆筑施工等，因此，在這種情況下，需要對(duì)澆筑溫度等加以嚴(yán)格控制，盡量在晝夜溫差較大的春秋季節(jié)來(lái)進(jìn)行澆筑。（3）提升混凝土散熱的速率。混凝土澆筑過(guò)程中，澆筑溫度對(duì)混凝土裂縫的產(chǎn)生也有著直接的影響，因此，澆筑過(guò)程中需要對(duì)澆筑溫度、厚度等加以科學(xué)控制，提高混凝土澆筑過(guò)程中的散熱速度。

2.3 塑性裂縫防治措施

塑性裂縫在水利水電工程施工中極為常見(jiàn)，該種裂縫的防治主要從以下方面來(lái)進(jìn)行：（1）嚴(yán)格根據(jù)混凝土施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與要求，對(duì)施工材料等加以科學(xué)選擇，尤其是要保障材料的質(zhì)量能夠滿足工程要求。以水泥為例，在水泥材料的選擇上，應(yīng)盡量選用干縮值小、高強(qiáng)度的水泥，比如普通硅酸鹽水泥的性能最優(yōu)。（2）水灰比的控制過(guò)程中，要根據(jù)混凝土的質(zhì)量要求，進(jìn)行水灰比例的確定。為實(shí)現(xiàn)對(duì)塑性裂縫的有效控制，在混凝土的配置過(guò)程中往往需在其中加入一定量的高效減水劑等，使得該材料可以替代水泥與水的作用，保證混凝土的強(qiáng)度。（3）混凝土澆筑開(kāi)始之前，需首先在模板上灑水，保持模板的濕度，隨后開(kāi)始混凝土澆筑。（4）如果在混凝土澆筑過(guò)程中，周圍溫度較高、風(fēng)力大，此時(shí)，需要進(jìn)行必要的降溫與擋風(fēng)等處理，一旦處理不到位，會(huì)引發(fā)混凝土的結(jié)構(gòu)性破壞。

2.4 砼裂縫處理方法

當(dāng)水利水電工程施工過(guò)程中出現(xiàn)了砼裂縫以后，有關(guān)人員要立即針對(duì)此裂縫問(wèn)題加以必要的處理，一旦裂縫處理不及時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響后期工程施工的順利進(jìn)行。當(dāng)工程施工中出現(xiàn)砼裂縫以后，有關(guān)施工人員要立即對(duì)裂縫問(wèn)題加以觀察，分析其類型、大小、可能的發(fā)展方向等，進(jìn)而確定最佳的砼裂縫修復(fù)方式。針對(duì)砼裂縫問(wèn)題，有關(guān)人員要制定完善的裂縫治理流程與對(duì)策（見(jiàn)圖1）?？傊陧帕芽p問(wèn)題出現(xiàn)以后，要嚴(yán)格根據(jù)此修復(fù)處理流程來(lái)進(jìn)行裂縫的修復(fù)?；鶎犹幚硎亲顬榛A(chǔ)的處理環(huán)節(jié)，其直接影響著混凝土砼裂縫的處理成效，因此，相關(guān)施工人員必須重視此環(huán)節(jié)的修復(fù)處理。當(dāng)砼裂縫基礎(chǔ)修復(fù)完成以后，有關(guān)施工人員要立即對(duì)裂縫加以土樁、耐火噴漆、砂漿涂抹等處理，保持混凝土結(jié)構(gòu)表面的平整性，保障其處理效果。

圖1 砼裂縫處理流程

3 結(jié)束語(yǔ)

水利水電工程作為我國(guó)重要的基礎(chǔ)工程項(xiàng)目，其與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、人們生產(chǎn)生活等息息相關(guān)，因此，有關(guān)人員在施工過(guò)程中需要重視砼裂縫的控制，尤其是在容易引發(fā)裂縫問(wèn)題的環(huán)節(jié)，要及時(shí)采取必要的控制措施，從源頭上減少裂縫現(xiàn)象的發(fā)生，提高水利工程混凝土結(jié)構(gòu)施工的整體效果，從而保證工程設(shè)計(jì)使用壽命。