水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及預(yù)防措施

李 明 聊城市河道工程管理處段長(zhǎng)，工程師

一般在水利工程建設(shè)中，最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是混凝土結(jié)構(gòu)施工。一旦混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，會(huì)影響整體施工進(jìn)程。由于混凝土結(jié)構(gòu)的底板及墩墻等處較易發(fā)生裂縫，因此，相關(guān)工作人員一定要綜合考慮多重因素，并以相關(guān)理論為依據(jù)展開(kāi)施工設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際情況降低設(shè)計(jì)漏洞風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步增強(qiáng)建筑的抗裂效能。

在建筑工程實(shí)施之前，工作人員首先要對(duì)施工環(huán)境、氣候以及地基等多種因素進(jìn)行調(diào)查研究，尤其在規(guī)范地基等方面做好嚴(yán)格把控。地基對(duì)于施工建設(shè)而言屬于基礎(chǔ)設(shè)施，也是此項(xiàng)工程能否順利實(shí)施的重要保障，因此，確保地基質(zhì)量符合施工規(guī)范是施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在建筑施工中，施工單位要建立嚴(yán)格的監(jiān)察體系，嚴(yán)抓每個(gè)環(huán)節(jié)，降低混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫的概率。與此同時(shí)，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)無(wú)法避免的情況，如超載、超重等，此時(shí)工作人員要以溫度變化為依據(jù)，調(diào)整施工方案，避免混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

1 水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)

在水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中，導(dǎo)致裂縫的因素在于這幾種：（1）建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不規(guī)范；（2）混凝土溫度溫差較大，使得裂縫現(xiàn)象出現(xiàn)；（3）整體工程施工質(zhì)量的不達(dá)標(biāo)；（4）使用次數(shù)較多。

在實(shí)際的工程建設(shè)實(shí)施期間，施工的操作流程不按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)去執(zhí)行，那么會(huì)造成整個(gè)水工涵閘就會(huì)形成“棗核形”的裂縫現(xiàn)象出現(xiàn)，裂縫形成的狀況是先從混凝土的外部到其內(nèi)部逐漸向內(nèi)發(fā)展，然后隨著時(shí)間的推移，裂縫的現(xiàn)象逐漸變大。主要的原因還是在于水工的涵閘墩墻位置比較小，出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象的是很常見(jiàn)的現(xiàn)象，裂縫現(xiàn)象越嚴(yán)重，那么墩墻的結(jié)構(gòu)就會(huì)越脆弱。在建筑工程中，對(duì)混凝土澆筑的過(guò)程中，裂縫也是最常見(jiàn)的現(xiàn)象，產(chǎn)生裂縫的因素還是和環(huán)境、溫度有著緊密的聯(lián)系，當(dāng)溫度越高時(shí)，裂縫的寬度就會(huì)逐漸變大。

2 水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的危害

2.1 影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

通常，由于受到較多因素的影響，水工涵洞在日常運(yùn)行過(guò)程中極易出現(xiàn)“棗核型”裂縫。要想避免出現(xiàn)該類裂縫，需對(duì)裂縫進(jìn)行詳細(xì)研究，并優(yōu)化以往解決措施，結(jié)合實(shí)際情況制定相應(yīng)的處理方案。在工程實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，該裂縫會(huì)出現(xiàn)在混凝土的表面并有蔓延趨勢(shì)，如不采取相關(guān)措施，裂縫就會(huì)迅速擴(kuò)大。如此一來(lái)，隨著時(shí)間的推移，會(huì)出現(xiàn)貫穿性的裂縫，給混凝土建筑帶來(lái)嚴(yán)重的質(zhì)量影響。隨著溫度的變化，貫穿性裂縫的寬度會(huì)不斷加大。

在水工涵閘施工過(guò)程期間，如果出現(xiàn)貫穿性裂縫，很難在短時(shí)間內(nèi)制定妥善的處理方案，由此錯(cuò)失彌補(bǔ)良機(jī)，裂縫寬度會(huì)迅速增大，甚至?xí)?dǎo)致混凝土的表層脫落，造成更為嚴(yán)重的后果，影響工程結(jié)構(gòu)及整體施工質(zhì)量。剪切式裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)受到超過(guò)最大承載力的壓力時(shí)所產(chǎn)生的，一旦出現(xiàn)這種裂縫，會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的剪應(yīng)力產(chǎn)生影響，降低整個(gè)工程項(xiàng)目的安全性[1]。

2.2 導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的使用功能不正常

堆石壩混凝土易受到外界溫度變化因素的影響，從而出現(xiàn)各種裂縫，一旦出現(xiàn)裂縫，就會(huì)影響整個(gè)混凝土面板的質(zhì)量，甚至?xí)?duì)工程設(shè)備的防滲漏功能產(chǎn)生影響。需要重點(diǎn)關(guān)注的是，如果在擋水工程項(xiàng)目中出現(xiàn)裂縫，會(huì)嚴(yán)重影響擋水工程項(xiàng)目的質(zhì)量，限制蓄水位的發(fā)展，降低整體工程項(xiàng)目的質(zhì)量。

2.3 對(duì)工程的耐久性形成負(fù)面影響

水工涵洞工程項(xiàng)目的實(shí)際施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)混凝土裂縫，不僅影響工程的整體美觀性，而且嚴(yán)重威脅工程項(xiàng)目質(zhì)量?；炷亮芽p又分為內(nèi)部裂縫和外部裂縫，如果存在內(nèi)部裂縫，會(huì)給混凝土內(nèi)部的鋼筋結(jié)構(gòu)造成不良影響，導(dǎo)致鋼筋生銹，降低工程項(xiàng)目的耐久性，同時(shí)會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)的體積膨脹，最終使混凝土表面剝落，影響工程項(xiàng)目的正常使用[2]。外部裂縫，即呈現(xiàn)于工程表面的裂縫，一方面影響工程的整體觀賞性，另一方面由裂縫引起的墻體脫落會(huì)造成一系列安全隱患。

3 水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因

3.1 水化熱因素

所謂水化熱因素，指的是將水泥與水混合在一起會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一定的熱量，同時(shí)攪拌過(guò)程會(huì)額外增添熱量。由于混凝土的特殊性，熱量難以及時(shí)散發(fā)，混凝土的內(nèi)部依舊留存一部分熱量。外界處于非恒溫狀態(tài)時(shí)，混凝土的散熱能力會(huì)隨著氣溫的變化而變化。當(dāng)混凝土的承受力遠(yuǎn)高于預(yù)期時(shí)，表面就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

3.2 混凝土澆筑環(huán)境溫度的變化

在混凝土結(jié)構(gòu)施工期間，施工進(jìn)程受氣溫影響較大，尤其是高溫天氣，無(wú)法正常展開(kāi)混凝土澆筑工作，混凝土內(nèi)部溫度也會(huì)隨氣溫變化而上升，散熱速度減緩，從而直接引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫[3]。

3.3 外界因素的約束

進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，外界因素的影響力是顯著的，能在一定程度上約束施工。受其影響，此時(shí)的混凝土閘墩會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的壓應(yīng)力，如果壓應(yīng)力減少，閘墩就會(huì)受壓應(yīng)力影響形成混凝土裂縫，難以保證整體穩(wěn)定性。

3.4 混凝土收縮現(xiàn)象

混凝土澆筑作業(yè)的凝固階段最為關(guān)鍵?；炷聊虝r(shí)會(huì)產(chǎn)生一部分水分，這些水分并非固定不變，如果受時(shí)間及其他因素影響導(dǎo)致水分減少，會(huì)直接導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，一旦收縮時(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)受氣溫等因素影響，極易形成裂縫。

4 水工涵閘混凝土裂縫預(yù)防措施

4.1 合理選擇混凝土的材料

進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，材料篩選及配比至關(guān)重要，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)原材料的管理，首選熱量較低的水泥及熱學(xué)性能較高的粗骨料，同時(shí)嚴(yán)格控制原料比例，便于控制混凝土內(nèi)部溫度，避免混凝土出現(xiàn)裂縫[4]。

4.2 合理確定混凝土的澆筑時(shí)間

進(jìn)行混凝土建設(shè)施工時(shí)，要充分考慮氣溫的影響因素，盡量減少夏季工作時(shí)間，避免在高溫時(shí)期施工。由于混凝土散熱能力較弱，當(dāng)外界處于高溫狀態(tài)時(shí)，會(huì)阻礙混凝土散熱。甚至由于氣溫過(guò)高，混凝土熱量逐步上升，加大凝固的難度系數(shù)，出現(xiàn)裂縫的概率會(huì)隨之增加。因此，建設(shè)施工時(shí)要對(duì)氣溫等因素進(jìn)行調(diào)查研究，制定科學(xué)合理的澆筑時(shí)間，盡量避免高溫作業(yè)，使混凝土的熱量揮發(fā)速度得到保證。

4.3 對(duì)鋼筋施加預(yù)壓應(yīng)力

由于混凝土可塑性較弱，抗拉性能不高，因此，在混凝土實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)選擇鋼筋等材料進(jìn)行輔助，減少拉力影響。拉伸時(shí)，需確定鋼筋拉用力是否處于可承受范圍內(nèi)，盡量避免混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫[5]。

4.4 適當(dāng)降低混凝土的溫度

在混凝土施工過(guò)程中，為確?；炷羶?nèi)部溫度得到有效控制，降低散熱難度，施工前期必須保證混凝土處于低溫狀態(tài)。澆筑混凝土?xí)r，可以利用低溫水與之材料配制，或者對(duì)粗骨料進(jìn)行冷處理、攪拌混凝土過(guò)程中加入適量冰屑等，降低混凝土自身溫度。與此同時(shí)，混凝土的運(yùn)輸過(guò)程也至關(guān)重要，在運(yùn)輸過(guò)程中必須完善防護(hù)措施，盡可能滿足混凝土材料的低溫需求，為后期實(shí)際施工打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，保證建筑施工質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而推動(dòng)混凝土結(jié)構(gòu)施工可持續(xù)發(fā)展[6]。

4.5 其他預(yù)防裂縫的措施

除了以上幾條預(yù)防裂縫的對(duì)策之外，還有一種方法就是在進(jìn)行實(shí)際的施工階段，對(duì)混凝土設(shè)置一床能的澆帶處理工作，在對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌工作期間，可以加入一定劑量的MgO來(lái)處理，在這一過(guò)程中，相關(guān)工作人員也要時(shí)刻關(guān)注實(shí)際場(chǎng)地的環(huán)境狀況，將環(huán)境、天氣的變化進(jìn)行有效的掌握，盡可能控制好有裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時(shí)也要選擇合適的防裂組合形式，使得水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫現(xiàn)象逐漸減少，確保整個(gè)水利工程的順利展開(kāi)，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)的發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

為保證混凝土結(jié)構(gòu)施工符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，工作人員必須在施工前期對(duì)環(huán)境、氣溫等影響因素進(jìn)行研究分析，并針對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際情況提出相應(yīng)的解決措施。由于裂縫形成的原因不同，呈現(xiàn)方式也完全不同，其中貫穿性裂縫的影響最為嚴(yán)重。施工管理者要重視對(duì)施工人員的培訓(xùn)，提升其專業(yè)技術(shù)能力，并提前制定應(yīng)急預(yù)案及防范措施，定期檢查水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提升工程綜合效果。加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)施工管理，有利于推動(dòng)水利工程發(fā)展，避免出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，有利于提高人們生活質(zhì)量以及工作環(huán)境安全系數(shù)，減少安全隱患。