混凝土防裂技術(shù)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用

后永亮

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司，云南昆明 655099）

混凝土具有成本低廉、抗?jié)B透能力高以及抗震作用強(qiáng)等的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用在水利工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，其在水利工程建設(shè)過(guò)程中既是重要材料，也是基礎(chǔ)材料，根本目的是延長(zhǎng)工程項(xiàng)目的使用壽命，提高承載能力，保證人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

1 案例概況

根據(jù)城市化建設(shè)的實(shí)際需求，擬建設(shè)一座水利工程項(xiàng)目，該工程項(xiàng)目位于城市的西南方向，主要以發(fā)電為主，同時(shí)兼具防洪灌溉等任務(wù)，擋水建筑物為土石壩，該水電站采用引水灌溉模式。

該工程項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)山脈、盆地相互交錯(cuò)于其中，地形變化較大，壩址下游的2 km處有可供筑壩混凝土約198 m3作為防滲體使用，由于本地區(qū)混凝土含水量較高，考慮其他因素，土石壩建設(shè)方案選用斜墻壩。

2 水利工程建設(shè)混凝土裂縫的危害

混凝土裂縫會(huì)給水利工程建設(shè)造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失，其除了會(huì)發(fā)生滲漏現(xiàn)象外，還會(huì)引發(fā)應(yīng)力集中問(wèn)題，造成疲勞裂紋，引發(fā)深層次裂縫的產(chǎn)生，削弱本工程項(xiàng)目的承載能力，使得工程項(xiàng)目不能發(fā)揮應(yīng)有的作用和價(jià)值?；炷亮芽p與河水接觸時(shí)，還會(huì)加速混凝土的老化，出現(xiàn)蓄水量滲漏問(wèn)題，加速混凝土病變，腐蝕其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)人們的生命及財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅[1]。

3 水利工程建設(shè)混凝土裂縫的類(lèi)型

3.1 溫差裂縫

溫差裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土內(nèi)部溫度和表面溫度相差較大而造成的，溫差裂縫通常出現(xiàn)在混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)作業(yè)中，水泥作為混凝土中的重要組成部分，其在水化熱的過(guò)程中會(huì)釋放大量熱量，其表層的熱量迅速蒸發(fā)，冷卻較快。但其內(nèi)部溫度不能及時(shí)散發(fā)出去，熱量達(dá)到一定的高度時(shí)，產(chǎn)生裂縫。

3.2 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫形成的主要原因是混凝土水分流失過(guò)快，塑性裂縫一般出現(xiàn)在混凝土未完全凝固之前，特別在炎熱的夏季，混凝土表面的水分會(huì)加速流失，內(nèi)部壓力和外部壓力出現(xiàn)明顯差異。

在此背景下，更容易出現(xiàn)塑性裂縫，塑性裂縫具有明顯的特點(diǎn)，即中間寬、兩頭窄，這種裂縫的出現(xiàn)會(huì)對(duì)水利工程項(xiàng)目后期的運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響。

3.3 沉陷裂縫

水利工程項(xiàng)目地基不均勻是造成沉陷裂縫的重要因素之一，地基出現(xiàn)不均勻與施工人員之間具有緊密聯(lián)系，主要因?yàn)槭┕と藛T未對(duì)本項(xiàng)目的軟土地基進(jìn)行科學(xué)處理，出現(xiàn)了軟土地基不穩(wěn)定的現(xiàn)象。沉陷裂縫一般存在于混凝土較深的階段，地基沉降速度越快，沉陷裂縫的寬度越深。

3.4 干縮裂縫

干縮裂縫常出現(xiàn)于混凝土的養(yǎng)護(hù)工作后的15 d之內(nèi)，干縮裂縫形成的一個(gè)重要原因是混凝土養(yǎng)護(hù)不到位。此外，自然環(huán)境的影響也是使混凝土出現(xiàn)干縮裂縫的原因，受外界自然環(huán)境的影響，混凝土中的水分加速流失，最終使得混凝土出現(xiàn)大面積的干縮現(xiàn)象。在較大應(yīng)力情況下，會(huì)產(chǎn)生裂縫，干縮裂縫一般呈網(wǎng)狀形態(tài)，極大削弱混凝土的抗壓能力和抗?jié)B透能力，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成較大破壞，縮短本工程項(xiàng)目的使用壽命。

3.5 安定性裂縫

安定性裂縫指混凝土的安定性不符合相關(guān)的要求和標(biāo)準(zhǔn)而產(chǎn)生的裂縫，安定性裂縫主要以龜裂狀的形式出現(xiàn)。

3.6 地形產(chǎn)生的裂縫

地形是導(dǎo)致混凝土裂縫出現(xiàn)的一個(gè)重要因素，在工程項(xiàng)目開(kāi)始建設(shè)之前應(yīng)做好對(duì)地形的勘察工作，如果地形勘察工作不仔細(xì)、不認(rèn)真或敷衍了事，會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)與地形結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)差異，這種情況十分容易產(chǎn)生裂縫。特別是在夏季施工過(guò)程中，地下水活躍程度較高，會(huì)給工程項(xiàng)目的設(shè)施設(shè)備造成一定沖擊。以地基為例，如果地基結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，不僅會(huì)促使地上結(jié)構(gòu)下沉，還會(huì)使其表面產(chǎn)生一定裂縫，造成工程項(xiàng)目整體的抗?jié)B能力下降，工程項(xiàng)目的質(zhì)量也會(huì)因此受到影響[2]。

4 水利工程建設(shè)混凝土裂縫形成的原因

通過(guò)以上對(duì)水利工程建設(shè)混凝土裂縫類(lèi)型的分析發(fā)現(xiàn)、混凝土裂縫主要分為荷載裂縫和非荷載裂縫兩種類(lèi)型，非荷載裂縫在實(shí)力工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中較為常見(jiàn)，比如溫度裂縫和收縮裂縫。雖然其全部屬于混凝土裂縫的范疇，但由于其類(lèi)型的不同，形成的原因也不同。

4.1 施工過(guò)程操作不恰當(dāng)

混凝土施工具有嚴(yán)格的要求和標(biāo)準(zhǔn)，在本工程項(xiàng)目具體的施工過(guò)程中，如果施工過(guò)程操作不恰當(dāng)不僅會(huì)影響混凝土整體的結(jié)構(gòu)性能，還會(huì)引發(fā)裂縫問(wèn)題。比如鋼筋綁扎控制距離不合理，局部抗拉會(huì)發(fā)生變化，在自然環(huán)境的影響下會(huì)出現(xiàn)裂縫。再比如模板拆除過(guò)早、混凝土凝固時(shí)間不足、硬度強(qiáng)度達(dá)不到施工標(biāo)準(zhǔn)等，都會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生[3]。

4.2 原材料質(zhì)量不過(guò)關(guān)

混凝土的主要組成成分為水泥和砂石，原材料質(zhì)量的優(yōu)劣與混凝土裂縫問(wèn)題的出現(xiàn)具有密不可分的聯(lián)系。如果原材料的質(zhì)量不過(guò)關(guān)，已經(jīng)制作完成的混凝土?xí)艿接绊?，無(wú)法滿(mǎn)足水利工程項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際需求，還會(huì)大幅度增加混凝土裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生概率。

4.3 混凝土配合比不合理

施工技術(shù)人員在混凝土的調(diào)配過(guò)程中，如果調(diào)配錯(cuò)誤，會(huì)大幅度降低混凝土的抗裂性能，如果混凝土的抗裂性能不符合國(guó)家規(guī)定的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)引發(fā)裂縫問(wèn)題，嚴(yán)重影響水利工程項(xiàng)目的質(zhì)量安全。

5 混凝土防裂技術(shù)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用

5.1 嚴(yán)格控制混凝土施工過(guò)程

工程項(xiàng)目在具體的建設(shè)過(guò)程中，施工人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范組織和開(kāi)展施工作業(yè)，嚴(yán)格控制混凝土施工過(guò)程，降低和減少因混凝土施工過(guò)程操作不恰當(dāng)而出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題，在這一過(guò)程中，可以使用二次振搗法進(jìn)行混凝土二次液化，在排除混凝土中多余水膜的基礎(chǔ)上，去除一些較大顆粒的骨料，提升混凝土的均勻性，降低其裂縫產(chǎn)生的概率。

還應(yīng)當(dāng)加大對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控力度，委派專(zhuān)業(yè)的人員每天在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題需要及時(shí)組織相關(guān)人員進(jìn)行解決[4]。

5.2 嚴(yán)格把控原材料的質(zhì)量關(guān)

水泥、砂石是混凝土中的重要組成部分，為此施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大對(duì)以上原材料的質(zhì)量控制，與質(zhì)量?jī)?yōu)、供貨能力強(qiáng)的材料供應(yīng)商建立長(zhǎng)期伙伴合作關(guān)系，從根本上保證水利工程項(xiàng)目整體的質(zhì)量。材料的采購(gòu)人員還應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，合理采購(gòu)水泥和砂石。

采購(gòu)流程：提出采購(gòu)的需求→編制采購(gòu)計(jì)劃→審核→審批→詢(xún)價(jià)→審核→審批→集中采購(gòu)→結(jié)算審批→財(cái)務(wù)結(jié)算。

明確水泥的特性，了解水泥的使用數(shù)量，在材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)前，委派專(zhuān)業(yè)的人員進(jìn)行驗(yàn)收，重點(diǎn)查看水泥生產(chǎn)廠家是否具有生產(chǎn)許可證書(shū)，認(rèn)真檢查水泥是否有結(jié)塊現(xiàn)象，對(duì)于不合格或沒(méi)有生產(chǎn)許可證的水泥，一律不得進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，并予以及時(shí)退回，從源頭上保證混凝土的質(zhì)量，使其可以滿(mǎn)足水利工程項(xiàng)目建設(shè)的基本要求，延長(zhǎng)工程項(xiàng)目的使用壽命。

5.3 合理控制混凝土的配合比

混凝土配合比不當(dāng)是造成裂縫出現(xiàn)的重要因素之一，為此應(yīng)當(dāng)合理控制混凝土的配合比，降低混凝土的損傷程度，提高工程項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量。

施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)制符合本工程項(xiàng)目建設(shè)所需要的混凝土配合比。如果工程項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)的平均降雨量豐沛，當(dāng)?shù)貧夂蛞脖容^濕潤(rùn)，應(yīng)當(dāng)減少和降低對(duì)混凝土摻水的次數(shù)，材料被運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)之后，需要做好相應(yīng)的存儲(chǔ)工作，保證混凝土不會(huì)因?yàn)橹車(chē)鷼夂虻淖兓癁閷?dǎo)致含水率出現(xiàn)變化。

混凝土配合比設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 混凝土配合比設(shè)計(jì)流程

5.4 安定性裂縫的預(yù)防措施

混凝土安定性不強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致本工程項(xiàng)目的構(gòu)件出現(xiàn)膨脹性裂紋和翹曲變形，引起安全質(zhì)量事故，造成安定性裂縫主要是因?yàn)橛坞x氧化鈣和氧化鎂太多。在使用混凝土之前，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)其中含有成分的檢測(cè)，保證混凝土的安定性可以滿(mǎn)足工程項(xiàng)目建設(shè)的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，水利工程項(xiàng)目建設(shè)也取得了令人滿(mǎn)意的成績(jī)，其在我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)中發(fā)揮了不容忽視的重要作用?；炷亮芽p問(wèn)題的出現(xiàn)不僅會(huì)嚴(yán)重影響工程項(xiàng)目的使用壽命，還會(huì)威脅人們的生命及財(cái)產(chǎn)安全。施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生原因的分析，并能根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況采取科學(xué)合理的裂縫防治技術(shù)，保證工程項(xiàng)目的安全性和穩(wěn)定性，促進(jìn)水利工程項(xiàng)目行業(yè)領(lǐng)域的健康與可持續(xù)發(fā)展。