水利施工混凝土裂縫防治技術(shù)分析

劉紅偉 李小霞

（1.聊城市水利開(kāi)發(fā)投資公司，山東 聊城 252000；2.聊城市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 聊城 252000）

受到外部環(huán)境因素、施工技術(shù)水平、主觀人為因素的影響，在水利工程的混凝土施工當(dāng)中，混凝土本身極易出現(xiàn)干縮裂縫、塑性收縮裂縫以及溫度裂縫，如果不及時(shí)予以修復(fù)，將給水利工程的主體結(jié)構(gòu)造成致使打擊，甚至出現(xiàn)水利工程建筑倒塌、塌陷、決堤等重大安全事故，進(jìn)而直接威脅人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，施工單位應(yīng)當(dāng)始終秉持“質(zhì)量至上”的宗旨，在材料選用、施工準(zhǔn)備、混凝土拌合、混凝土澆筑振搗、后期養(yǎng)護(hù)等工序大做文章，將混凝土裂縫的產(chǎn)生概率降到最低點(diǎn)。

1 混凝土裂縫的主要類(lèi)型與產(chǎn)生原因

1.1 干縮裂縫

干縮裂縫的產(chǎn)生時(shí)間一般在混凝土養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后的15d左右，在這一期間，由于外部環(huán)境干燥，導(dǎo)致混凝土表面的水分蒸騰速度較快，混凝土本身的變形量也將逐步增大。而混凝土內(nèi)部在經(jīng)過(guò)養(yǎng)生期以后，變形量已經(jīng)極其微小，因此，與混凝土表面的變形量形成一個(gè)巨大的反差，進(jìn)而產(chǎn)生一個(gè)較大的拉應(yīng)力，促進(jìn)了干縮裂縫的快速形成。一般情況下，干縮裂縫常常遍布混凝土表面的大部分區(qū)域，并且呈現(xiàn)出細(xì)小的網(wǎng)狀或者平行線(xiàn)狀的微小裂縫，裂縫寬度往往介于0.05mm—0.2mm之間[1]。

1.2 塑性收縮裂縫

從混凝土澆筑工序開(kāi)始到混凝土終凝，需要一段漫長(zhǎng)的硬化時(shí)間，在混凝土持續(xù)硬化過(guò)程中，表面水分蒸必速度快，在這種情況之下，混凝土極易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。如果外界氣溫較高、風(fēng)力加大，便助長(zhǎng)了水分蒸發(fā)速度，這時(shí)，出現(xiàn)塑性收縮裂縫的概率也將明顯增大。這種裂縫類(lèi)型多現(xiàn)于混凝土表面，呈現(xiàn)出不規(guī)則縫隙，而且每一條縫隙的長(zhǎng)度各不相同，有的裂縫長(zhǎng)度可以達(dá)到3m左右，而最大寬度能夠達(dá)到5mm左右。如果不及時(shí)予以處理，這些裂縫的寬度將進(jìn)一步增大，嚴(yán)重的還會(huì)造成混凝土整體結(jié)構(gòu)斷裂。

1.3 溫度裂縫

水利工程施工中使用的混凝土多為大體積混凝土，受到水泥水化熱的影響，混凝土內(nèi)部的熱量無(wú)法及時(shí)排出，進(jìn)而在體內(nèi)越積越多，在這種情況下，混凝土內(nèi)部溫度不斷飆升，并與外部溫度形成巨大的反差，這時(shí)，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)混凝土本身的承載能力，而產(chǎn)生形狀不一、分布不均的裂縫，這些裂縫在混凝土表面常常呈現(xiàn)出縱橫交錯(cuò)的狀態(tài)，不僅影響混凝土的美觀度，同時(shí)，也容易埋下重大的安全風(fēng)險(xiǎn)隱患。

1.4 混凝土裂縫的產(chǎn)生原因

水利施工混凝土裂縫的產(chǎn)生原因主要與施工材料、混凝土配合比以及現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)有著直接關(guān)聯(lián)。首先，預(yù)制混凝土的主要材料是水泥和各種粒徑的砂石，如果這些材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，將嚴(yán)重影響混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而產(chǎn)生各種不同類(lèi)型的裂縫缺陷。比如對(duì)水泥這種原材料來(lái)說(shuō)，如果在運(yùn)輸過(guò)程中，出現(xiàn)雨淋或者受潮的情況，水泥本身的強(qiáng)度值就會(huì)大幅降低，若采用這種材料來(lái)預(yù)制混凝土，混凝土出現(xiàn)裂縫的概率也陡然上升。其次，在拌制混凝土之前，需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)配合比，來(lái)預(yù)制混凝土，如果混凝土配合比例失衡，也將嚴(yán)重影響混凝土的整體質(zhì)量。

2 水利工程混凝土裂縫控制措施

2.1 嚴(yán)控原材料質(zhì)量

水泥水化熱是溫度裂縫形成的主要原因，這一影響因素?zé)o法徹底根除，但是，卻可以將影響程度降到最低點(diǎn)。比如選用水化熱低、凝固時(shí)間長(zhǎng)、后期強(qiáng)度高的水泥，可以有效降低溫度裂縫的產(chǎn)生概率，因此，在水利工程施工中，多選用礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥等。以火山灰硅酸鹽水泥為例，這種水泥主要是由硅酸鹽水泥熟料和20—50%的火山灰質(zhì)混合材料加入適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，其水化熱為315～420J/g，而普通硅酸鹽水泥的水化熱達(dá)到375～525J/g。

2.2 合理選擇骨料

砂石骨料是組成混凝土的重要成分，在選擇砂石骨料時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循“少用水、少用水泥”的原則，這樣可以大幅降低混凝土的收縮性與泌水性。在配合比例不變的情況下，施工單位應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇碎石作為混凝土骨料，因?yàn)檫@種骨料本身強(qiáng)度高，抗裂性好，所以，將碎石作為粗骨料，能夠有效防止混凝土裂縫的產(chǎn)生[2]。

2.3 合理添加摻合料

為了改善混凝土的和易性，提高混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在拌合混凝土?xí)r，通常在混凝土拌合料當(dāng)中添加粉煤灰、硅粉、礦渣粉、燒粘土等礦物質(zhì)摻合料，這些材料能夠節(jié)省大量的水泥，降低混凝土的水化熱，同時(shí)，混凝土強(qiáng)度也將大幅提升。

2.4 合理使用外加劑

為了最大限度的降低混凝土裂縫的出現(xiàn)概率，施工單位可以適當(dāng)在混凝土拌合料當(dāng)中使用一些外加劑，常用的外加劑品類(lèi)主要包括減水劑、膨脹劑等。減水劑可以有效減少水泥的用量與水的用量，因此，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。而膨脹劑能夠減緩和抵消混凝土收縮時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力，這就有效遏制了混凝土裂縫的產(chǎn)生。

3 水利施工混凝土裂縫防治技術(shù)

3.1 灌漿、嵌縫封堵技術(shù)

該技術(shù)主要適用于對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)整體性有所影響或者對(duì)防滲漏提出嚴(yán)格要求的混凝土裂縫修補(bǔ)。在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，首先使用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓至混凝土的裂縫當(dāng)中，在施工當(dāng)中，較為常用的膠結(jié)材料包括水泥砂漿、環(huán)氧樹(shù)脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。當(dāng)膠結(jié)材料進(jìn)入混凝土裂縫以后，將快速硬化而與原混凝土結(jié)構(gòu)組成一個(gè)整體，進(jìn)而達(dá)到消除裂縫的目的。而嵌縫技術(shù)主要是使用塑性填充材料或者剛性止水材料，施工時(shí)，需要沿著裂縫的邊沿開(kāi)鑿出一個(gè)槽體，然后，將填充材料注滿(mǎn)槽體，來(lái)封堵混凝土裂縫。塑性填充材料主要包括塑料油膏、聚氯乙烯膠泥以及丁基橡膠等，剛性止水材料一般以聚合物水泥砂漿為主。

3.2 表面修補(bǔ)技術(shù)

該技術(shù)主要適用于面積大、裂縫寬度較小的混凝土裂縫的防滲處理。在應(yīng)用表面修補(bǔ)技術(shù)時(shí)，一般采取增加水泥砂漿層或者細(xì)石混凝土面層的方法。施工時(shí)，首先利用工具對(duì)裂縫周邊的表面隆起部分進(jìn)行鑿毛處理，然后將裂縫鑿成深度在15mm—20mm之間、寬度在150mm—200mm之間的溝槽，當(dāng)溝槽成型以后，應(yīng)當(dāng)利用鋼絲刷配合高壓水對(duì)溝槽內(nèi)部進(jìn)行清洗，使溝槽內(nèi)的混凝土充分濕潤(rùn)，接下來(lái)，在溝槽底部刷涂一層水泥砂漿，刷涂砂漿過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)使用1∶2比例的水泥砂漿刷涂?jī)傻饺龑?，刷涂厚度?yīng)當(dāng)控制在10mm—20mm之間，并利用鐵抹將砂漿表面抹光，最后利用水泥凈漿以及1∶2.5的水泥砂漿抹壓4至5遍，進(jìn)而形成一個(gè)剛性防水層。通過(guò)這種方法，不僅能夠修補(bǔ)混凝土裂縫，而且能起到防水、防滲作用。

3.3 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度

混凝土溫度監(jiān)測(cè)貫穿于混凝土澆筑與養(yǎng)生全過(guò)程，在澆筑階段，需要對(duì)混凝土的澆筑溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在混凝土養(yǎng)護(hù)階段，需要對(duì)外界氣溫、混凝土內(nèi)外溫差進(jìn)行監(jiān)測(cè)，工程技術(shù)人員通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的觀察與分析，能夠及時(shí)獲取混凝土結(jié)構(gòu)的溫度變化情況。在監(jiān)測(cè)混凝土溫度時(shí)，需要在混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中預(yù)埋鋼管管件，然后利用便攜式電子溫度計(jì)測(cè)定混凝土內(nèi)部溫度。近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，技術(shù)人員可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)混凝土溫度實(shí)施自動(dòng)監(jiān)測(cè)，這樣，可以大幅提升監(jiān)測(cè)精度。

3.4 混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)

在混凝土養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)當(dāng)始終保持濕潤(rùn)狀態(tài)，尤其對(duì)水利工程來(lái)說(shuō)，大體積混凝土數(shù)量較多，因此，應(yīng)當(dāng)采取蓄水養(yǎng)護(hù)或者流水養(yǎng)護(hù)的方式，養(yǎng)護(hù)時(shí)間視外界溫度而定，一般介于14～28d之間。由于水泥材料本身存在水化熱問(wèn)題，除了采取降溫措施外，應(yīng)當(dāng)避免水化熱高峰的集中出現(xiàn)。當(dāng)混凝土澆筑工序結(jié)束后，施工人員可以利用塑料薄膜、彩條布或者濕麻袋覆蓋在混凝土表面，并實(shí)時(shí)對(duì)混凝土的內(nèi)外溫度進(jìn)行測(cè)量，以獲取混凝土內(nèi)外的溫差值，一旦內(nèi)外溫差較大，則需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行灑水降溫處理。

3.5 澆筑振搗施工中的注意事項(xiàng)

在拌制混凝土?xí)r，可以采用二次投料技術(shù)，來(lái)減少混凝土上下層之間的強(qiáng)度差，這樣可以有效阻止水分集中，使砂石與水泥砂漿能夠快速結(jié)合成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，在這種情況下，也將加快硬化速度，硬化界面的過(guò)渡層結(jié)構(gòu)也能夠保持緊密貼合狀態(tài)，這樣一來(lái)，混凝土本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也將提升10%左右。在振搗施工中，對(duì)于混凝土基礎(chǔ)的垂直施工縫以及混凝土結(jié)構(gòu)接縫，應(yīng)當(dāng)采取二次振搗的方法，振搗時(shí)間最好在混凝土澆筑60min以后進(jìn)行。另外，澆筑施工是混凝土施工的一道關(guān)鍵工序，澆筑時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取多次分層澆筑的方法，為了充分釋放混凝土的水化熱，每一個(gè)澆筑層應(yīng)當(dāng)按照施工縫處理，每一層的厚度應(yīng)當(dāng)保持在0.6～2.0m之間，當(dāng)下層混凝土溫主降至標(biāo)準(zhǔn)限值以后，方可澆筑上層混凝土，這樣，能夠?qū)⑸舷聦踊炷恋臏夭羁刂圃谝粋€(gè)合理區(qū)間內(nèi)，進(jìn)而降低溫度裂縫的產(chǎn)生概率。

4 結(jié)語(yǔ)

水利工程是利國(guó)利民的民生工程，在國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)當(dāng)中始終占據(jù)著主導(dǎo)位置，因此，施工單位應(yīng)當(dāng)高度重視施工質(zhì)量，尤其在混凝土施工中，應(yīng)當(dāng)積極借鑒成功的混凝土裂縫防治經(jīng)驗(yàn)，不斷提高技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平，在有效防治混凝土裂縫的同時(shí)，為社會(huì)奉獻(xiàn)出更多的優(yōu)質(zhì)工程與精品工程。