水利工程混凝土澆筑施工裂縫控制研究

李應龍

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 730070）

現(xiàn)階段，水利工程施工技術雖然已發(fā)展較為完善，建設流程也在不斷優(yōu)化。但在具體施工過程中，混凝土施工存在開裂問題，必須嚴格把握施工環(huán)境、設備、方法等因素，待混凝土完成澆筑以后，加強不定期養(yǎng)護，防止出現(xiàn)混凝土開裂問題。筆者根據(jù)自身多年的水利工程施工經(jīng)驗，立足水利工程角度，分析混凝土澆筑施工裂縫產(chǎn)生的成因，探討優(yōu)化控制措施。

1 水利工程結構裂縫的危害性分析

水利工程中出現(xiàn)的裂紋，大部分都是由于施工工藝不嚴格，或者是混凝土的質量和比例不符合要求，由于混凝土的材質和成形原理都很特殊，不能完全排除影響結構質量的因素。而且，混凝土的抗壓強度雖然很高，但抗拉強度卻很低，如果遇到過大的拉伸力，比如收縮，或其他的原因，都有可能造成混凝土的開裂。

混凝土是一種特殊的材料，在混凝土澆筑完成后，會有大量的余熱殘留在結構中，所以混凝土的收縮力并不強，變形也不是很明顯，但當溫度降低，收縮變形就會越來越嚴重，超過了混凝土的拉伸極限，就會出現(xiàn)裂紋。而且一般的建筑結構，都是鋼筋混凝土澆筑而成，在水利工程中，鋼筋和混凝土比例達不到要求，鋼筋數(shù)量達不到設計要求，一旦出現(xiàn)裂縫，不僅會造成鋼筋的氧化腐蝕，還會造成部分結構的斷裂，從而對水利建設的質量造成嚴重的影響，對社會安全造成嚴重的影響。

首先，強度下降?；炷两Y構是水利工程施工中最為關鍵的圍護體系和承壓體系，混凝土結構一旦發(fā)生開裂，將會對施工質量產(chǎn)生一定的影響。另外，在長期的水中浸泡后，混凝土的表層會不斷剝落，而且很有可能會滲透到圍護中，導致整體的強度下降。如果情況嚴重，還會導致混凝土結構的垮塌。隨著混凝土結構含水率的升高，鋼筋混凝土結構將逐步被腐蝕，從而影響整個體系的工作性能。其次，滲漏嚴重。在水利建設中，由于水閘混凝土的滲透，會使混凝土結構的耐久性下降。目前國內多數(shù)小型水閘在施工過程中均采用鋼筋混凝土結構，一旦發(fā)生漏水，鋼筋將會逐步腐蝕，從而嚴重影響到工程的使用壽命和質量。第三，影響運行壽命。水利工程在進行設計和建設時，都會對其壽命有很高的要求，如果混凝土結構中出現(xiàn)了裂紋，那么它的吸水性就會變得更強，從而影響到整個結構的強度。如果混凝土中出現(xiàn)了裂紋，那么混凝土的強度將會進一步下降，從而引起混凝土結構的質量問題，降低混凝土結構的使用壽命，嚴重的話，還可能發(fā)生類似于決堤之類的重大安全事故，從而造成無法估量的人員傷亡。

2 水利工程混凝土澆筑施工裂縫產(chǎn)生原因

首先，外界因素影響。混凝土的施工周期通常比較長，而在特定的時間周期中，由于天氣的變化，會造成混凝土在外部環(huán)境的作用下產(chǎn)生各種各樣的問題，從而產(chǎn)生裂紋。溫度是引起混凝土開裂的重要環(huán)境因子。比如混凝土在硬化的時候，因為水化熱的原因，會產(chǎn)生大量的水化熱，從而引起混凝土的內部溫度上升，但如果是普通的大塊混凝土，那么它的熱量就會變得很低，如果不能有效地將熱量從混凝土中釋放出來，那么混凝土的內部就會出現(xiàn)壓力，從而引起混凝土的開裂。濕度對混凝土開裂的影響較大。如果在潮濕的氣候條件下，由于鋼筋的品質和保護層的厚度不足，將會在潮濕的環(huán)境中發(fā)生氧化，使鋼筋的氧化失效，使周圍的混凝土產(chǎn)生膨脹應力，進而引起開裂。

其次，收縮變形。在澆筑過程中，由于大體積混凝土內部會發(fā)生一系列的化學反應，從而引起混凝土的收縮，使其體積減小。目前，比較常見的收縮有干燥收縮、自身收縮、塑性收縮和碳化收縮。在此，干縮最有可能導致混凝土開裂。由于細集料的水化體積比水泥和水化反應水的體積小，引起混凝土的收縮，這種收縮沒有水的變化，相比于干燥收縮，它的收縮是微不足道的。在混凝土處于塑性狀態(tài)時，混凝土的含水量會迅速降低，如果沒有足夠的水分，很難在短時間內得到補充，如果在惡劣的氣候條件下，比如高溫、強風，混凝土就會發(fā)生塑性收縮?？諝庵械腃O2與水泥水合物發(fā)生了化學反應，使其發(fā)生碳化。在正常情況下，混凝土的體積收縮不會引起拉應力，但在實際工程中，由于存在著大量的人為因素，所以很難消除因收縮引起的開裂。

第三，水泥發(fā)生水化熱。水化熱對大體積混凝土的破壞是無法避免的，屬于溫度裂縫的一種常見原因。因為混凝土的主要原料是水泥，所以在生產(chǎn)的時候，需要用到很多的水和水泥，在處理的時候，水泥和水會發(fā)生一定的接觸，在這種情況下，水泥和水之間會發(fā)生一種化學反應，產(chǎn)生大量的熱量，但是混凝土的傳熱能力很弱，而且它的散熱能力也很差，所以水化熱的熱量無法被及時排出，反而會在混凝土的內部形成大量的蒸汽，而當這些蒸汽被加熱后，混凝土的內部會發(fā)生膨脹，最后會導致混凝土的內部結構出現(xiàn)裂紋。

3 水利工程混凝土澆筑施工裂縫控制措施

首先，收縮裂縫控制。①水泥的合理配比。混凝土中所用的集料、混合料、摻料均要達到規(guī)定，防止不合格物料混入工地。另外，還應通過混凝土配合比的測試，找出水灰比，從而減少水利工程中出現(xiàn)收縮開裂的可能性。在施工過程中，混凝土中集料的用量約為80%，應采用低彈性、低線膨脹系數(shù)、低級配、表面清潔的集料，在混凝土的配合比上，盡可能地增加細粉量和石粉的用量，以改善混凝土的抗裂性、耐久性和緊密性。結果顯示，在水利工程中，當大體積混凝土中加入16-19%的石粉時，其抗裂性能最佳。在水利建設中，選用低堿、低熱、高強度的水泥。②添加劑的正確使用。在水利工程中摻入適當?shù)奶砑觿?，可以有效地改善大體積混凝土的抗裂性能。在水利工程中摻入適當比例的煤灰，可以有效地改善大體積混凝土的抗裂性能。

其次，溫差裂縫控制。①改善混凝土的振動致密性；為了使大型水利工程的大體積混凝土更致密，必須對澆注的混凝土進行快速振動。在水利工程中應用2次振搗技術，可顯著提高大體積混凝土的均勻、致密程度。②分層澆注。分段混凝土；分層澆注，并與混凝土澆筑能力相結合；根據(jù)分段分層結構、全面分層結構、斜坡分層結構等不同的施工工藝，對灌漿施工方案進行科學的選擇。③在水利工程中，應加強對大體積混凝土的溫度控制。首先，在水利工程中，采取了一種合理的措施來控制混凝土在混凝土中的初始溫度，并在混凝土中埋置冷管，用于一、二期通水降溫，防止混凝土在混凝土凝固時由于熱量積累而出現(xiàn)溫度開裂。在水利工程的大體積混凝土養(yǎng)護中，必須適時進行澆灌、冷卻、覆蓋等措施，以使其溫度保持在合理的范圍之內，從而確保施工的質量。

第三，材料檢查。在水利工程中，大體積混凝土材料的質量對其施工質量有很大的影響。對水利工程中的大體積混凝土，必須進行嚴格的檢驗，不合格的物料不得進入工地。通過對大型灌漿混凝土配合比的測試和檢驗，保證其配合比達到有關要求。例如，對于外加劑的選擇，必須嚴格控制摻入量、摻入品種，而實際規(guī)格用量，必須按照凝膠材料檢測結果。如有必要，還需結合收縮性能，若建筑環(huán)境較為寒冷，需選擇減水劑、引氣劑，確保外加劑滿足國家建筑材料標準。在實際施工中，還需注意水泥砂漿調制完成后，必須選擇合適大小的過濾網(wǎng)，對水泥砂漿機芯篩制，確保顆粒大小達到施工要求。

第四，混凝土后期養(yǎng)護。 待混凝土完成澆筑之后，可通過保溫和保濕的方法，使混凝土的強度穩(wěn)定上升至設計齡期。針對每一次澆筑，可采取噴霧處理。對于混凝土的表面養(yǎng)護，在完成施工之后，需及時養(yǎng)護鋼筋混凝土，需注意如下養(yǎng)護事項：（1）對于切縫作業(yè)，必須嚴格控制自制切縫機，在切縫完成后，開展填縫處理。填縫銜接間距，一般為10 cm以內，高度需低于壓實厚度的4 cm。（2）為防止混凝土因水分過度損失，而出現(xiàn)開裂問題，需結合當?shù)靥鞖鈼l件，對灑水時間進行合理安排。如果外界溫度較低，應選擇合理保溫材料，保證混凝土的濕潤度。（3）還需注重混凝土的保溫，降低內外差值，有效提升抗裂性能和抗拉強度，防止出現(xiàn)溫度裂縫問題。另外，必須控制好混凝土的松弛應力，提升強度，避免出現(xiàn)表面干裂問題，引起塑性裂縫。在混凝土養(yǎng)護過程中，合理控制好中心、表面的溫度，通?？刂圃?6 ℃以下。

4 水利工程澆筑混凝土施工的裂縫補縫措施

首先，加固注漿。加固注漿是一種非常高效的裂縫治理技術，它是利用在裂隙部位進行鉆孔，然后將泥漿注入到大型混凝土的裂縫中，從而實現(xiàn)對大型混凝土的裂縫進行加固。其次，結構補強。針對大型水利工程中出現(xiàn)的大體積混凝土開裂，應采取結構加固措施。結構加固有兩種方式：①在水利工程的地表上開挖溝槽，在槽面上鑿出鍵槽，再用相應的水泥對其進行灌漿，從而得到較好的表面質量。②采用鋼筋錨固加固水利工程中的大體積混凝土裂縫，使其具有更穩(wěn)定的結構強度。第一個方法是最常用的，也是最好的補強劑。第三，在有較大裂縫的地區(qū)，僅靠注漿加固已不能滿足要求，必須在開挖后對其開挖部分采取補強措施，然后修理表面質量。

5 結束語

綜上所述，在水利工程建設中，混凝土澆筑作為重要環(huán)節(jié)，在完成澆筑后，如果發(fā)生混凝土開裂問題，必然會影響到工程質量。對于水利工程的混凝土裂縫，主要是外界、溫差、收縮變形等因素影響。為有效控制裂縫，必須加強科學、合理的措施運用，按照開裂成因，不斷優(yōu)化各個施工環(huán)節(jié)，保證混凝土澆筑質量，進而保證水利工程的整體效益。