水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術(shù)分析

鄭才榮

摘要：水利工程是最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，具有防洪、灌溉、航運(yùn)、發(fā)電以及進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)和分配等功能，滿足人們生活、生產(chǎn)所需的用水。水利工程施工過程中混凝土容易受到各種因素的影響而發(fā)生裂縫，造成其承載能力、耐久性、防水性的下降，所以需要對其進(jìn)行有效控制。本文首先分析了水利工程施工混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，接著主要闡述了水利工程施工中混凝土裂縫控制方面的技術(shù)，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人士有所幫助。

關(guān)鍵詞：水利工程;混凝土;裂縫控制

一、前言

為了滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求，全國各地大規(guī)模建設(shè)水利工程，水利工程的數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大?；炷潦怯伤?、砂石骨料、水、添加劑等構(gòu)成的人造石材，是水利工程的主要建設(shè)材料。由于混凝土本身是一種多孔材料，混凝土硬化后，結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)一定的裂縫，如果混凝土裂縫過大，則可能影響到混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與安全。因此水利工程建設(shè)過程中，必須嚴(yán)格控制混凝土裂縫，通過添加減水劑、礦物質(zhì)材料、鋼纖維材料等，提高混凝土密實(shí)度和強(qiáng)度，減少混凝土的自收縮性和溫差應(yīng)力，提高混凝土的強(qiáng)度。

二、水利工程施工混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

1、因溫度變化而導(dǎo)致的裂縫

混凝土凝固過程中，對環(huán)境條件有著較高的要求，尤其對溫度來說是要求比較嚴(yán)格和敏感的?；炷猎谕瓿蓾仓^后，若沒有妥善對混凝土建筑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，控制混凝土周邊溫度的環(huán)境，會造成混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫狀況?；炷聊踢^程中，若混凝土內(nèi)外部溫差過大或溫差明顯，受到熱脹冷縮的影響，混凝土實(shí)際應(yīng)力會隨之發(fā)生變化。比如，受到溫差變化的影響，有序?qū)炷翗?gòu)件力進(jìn)行拔高，若實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于預(yù)期規(guī)定承受能力時，混凝土將會產(chǎn)生溫度裂縫。

2、混凝土收縮問題

收縮現(xiàn)象是混凝土施工中常見的現(xiàn)象，造成混凝土裂縫原因較多，淺顯的裂縫不影響混凝土施工的有效性，有些裂縫極大的影響混凝土工程質(zhì)量，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)水利工程質(zhì)量降低。農(nóng)業(yè)水利工程中混凝土施工收縮的種類較多，主要由塑性收縮與縮水收縮兩種構(gòu)成。有些混凝土的裂縫存在于混凝土工程的表面，這主裂縫較為細(xì)小，具有交叉呈現(xiàn)龜裂狀特征，并且缺少任何規(guī)律性的特征。還有的混凝土裂縫較大，裂縫的強(qiáng)度較高，裂縫是由混凝土內(nèi)部壓實(shí)等問題影響。通過分析混凝土裂縫問題可以發(fā)現(xiàn)，由于混凝土制作過程中使用的材料強(qiáng)度不同因而導(dǎo)致混凝土對環(huán)境的適應(yīng)性不同。由于混凝土材料的強(qiáng)度等級不夠，水泥品種或者砂石規(guī)格的因素都可能導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不足。

3、施工工藝引發(fā)的裂縫

此種裂縫主要是由于施工中沒有按照標(biāo)準(zhǔn)工藝和流程而引發(fā)的混凝土裂縫。例如混凝土攪拌不均勻不充分、振搗不夠密實(shí)等都會引發(fā)離析問題，從而引發(fā)混凝土裂縫;鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工時的保護(hù)層厚度不夠，就容易造成鋼筋銹蝕，從而造成混凝土內(nèi)部發(fā)生膨脹應(yīng)力，進(jìn)而造成混凝土裂縫。

三、水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術(shù)

1、實(shí)時監(jiān)測混凝土結(jié)構(gòu)的溫度

水利水工建筑、圍堰結(jié)構(gòu)、大壩等結(jié)構(gòu)需要大量的混凝土材料，為避免混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫，需要將溫度裂縫控制在水利工程施工允許的范圍內(nèi)。利用測溫儀和傳感器，實(shí)時監(jiān)測混凝土結(jié)構(gòu)的溫度變化，降低最高溫升，降低混凝土結(jié)構(gòu)表面的溫度梯度和內(nèi)外溫差，讓混凝土的溫度分布均勻，溫度梯度控制在合理的范圍內(nèi)，并有效控制混凝土結(jié)構(gòu)的溫度下降速度以及上下層溫差，這樣可以防止混凝土層間裂縫。具體操作方法如下：混凝土澆筑過程中，需要在混凝土底板的上、中、下位置設(shè)置溫度傳感器和測溫儀，各個監(jiān)測點(diǎn)的距離大于0.5米，實(shí)施監(jiān)測混凝土材料的入模溫度、施工環(huán)境溫度、混凝土初凝溫度。各個測點(diǎn)的測量時間從混凝土澆筑10小時后開始進(jìn)行測量，混凝土澆筑后三天內(nèi)2小時測量一次，3-7天之內(nèi)4小時測量一次，7-15天內(nèi)6小時測量一次，直到混凝土的溫度相對穩(wěn)定。如果混凝土結(jié)構(gòu)在測量過程中，出現(xiàn)溫度過高或者過低，需要及時查明原因，并采取相應(yīng)的措施，防止混凝土裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大。根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》的要求，混凝土中心溫度和混凝土的表面溫度差不能大于25℃，混凝土結(jié)構(gòu)的表面溫度與大氣溫度差異不能大于20℃，混凝土降溫速度不能超過2℃/天。

2、優(yōu)化混凝土配比

混凝土本質(zhì)是一種多孔的混合物，混凝土的水灰比、水泥品種、砂石骨料的配置和用量、成型以及養(yǎng)護(hù)都會影響到混凝土的強(qiáng)度。因此，必須合理配置混凝土各種材料的比例，才能改善混凝土的抗拉強(qiáng)度?；炷猎谂渲玫臅r候，需要根據(jù)水利工程對混凝土的和易性、耐久性、強(qiáng)度等要求，選擇合適的原材料，并進(jìn)行科學(xué)配比。水泥選擇普通的碳酸鹽水泥，砂石骨料分為粗砂石和細(xì)砂石，粗骨料可以采用天然的巖石和鵝卵石進(jìn)行破碎，選擇顆粒直徑大于5mm的碎石和卵石，含水率小于1%;細(xì)骨料是砂石顆粒直徑在0.16—5mm之間的骨料，主要是天然砂石風(fēng)化后形成或者不同礦物質(zhì)顆粒形成的混合物，包括河沙、海沙。按照《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T5144-2015的要求，細(xì)骨料的砂模數(shù)控制在2.8-2.85之間，含泥量小于3%。在選擇材料的時候，必須按照《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收方法》的要求，將砂石骨料中的硫酸鹽、淤泥、粘土、硫化物等有害雜質(zhì)去除，以免影響到整個混合物的質(zhì)量。混凝土材料中的水采用自來水，為了減少水泥水熱化現(xiàn)象，還可以在混凝土增加粉煤灰、減少劑等添加劑。粉煤灰可以減少混凝土材料的堿—集料反應(yīng)，可以有效控制混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫，減少內(nèi)外溫差;減水劑可以減少水泥水熱化現(xiàn)象，有效控制內(nèi)部溫度。

3、加強(qiáng)混凝土施工過程控制

由于水利工程現(xiàn)場施工人員比較多，必須嚴(yán)格控制現(xiàn)場混凝土的施工過程，降低施工不當(dāng)引起的混凝土裂縫?；炷敛牧线\(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場以后，施工人員需要對混凝土材料進(jìn)行檢測，檢查混凝土的坍落度、強(qiáng)度，以免混凝土材料出現(xiàn)硬塊。對于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，需要采取分層分段的澆筑方式，從底層開始澆筑，澆筑到一定面積后開始澆筑第二層，并按照這樣的方式逐漸澆筑其他層。澆筑到頂層后，第一層末端混凝土還沒有初凝時，第二段需要開始分層澆筑?；炷猎跐仓臅r候，還要配合振搗棒進(jìn)行振搗，在振搗的時候，盡量避免碰觸到預(yù)埋件，以免造成位移。

四、結(jié)束語

總而言之，為了避免水利工程中出現(xiàn)裂縫，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)材料管理和溫度控制，同時運(yùn)用合理的施工技術(shù)，減少裂縫問題出現(xiàn)和對裂縫進(jìn)行修復(fù)。由于水利工程，對國計民生具有重要的影響，所以確保水利工程的安全、可靠是非常重要的。

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（作者單位：中國水利水電第八工程局有限公司）