水利水電工程施工中混凝土裂縫的防治

摘 要：水利水電混凝土施工過程中，裂縫是比較常見的現(xiàn)象，應(yīng)確?；炷恋慕ㄔO(shè)質(zhì)量，需要合理科學(xué)地控制混凝土裂縫?；炷亮芽p的防治這項工作貫穿了整個工程的質(zhì)量管理控制，結(jié)合水利水電工程施工中混凝土的裂縫形成原因、裂縫的處理方法及混凝土裂縫的預(yù)防制定相應(yīng)的防治方案，提高水利水電建筑工程施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；混凝土裂縫；防治

中圖分類號：TV544 " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2022）10-0038-03

1 工程概述

根據(jù)溢洪道工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工條件，擬將溢洪道混凝土澆筑分上、中、下3大部分施工。溢洪道各段基礎(chǔ)及周邊壩基開挖完成后，即可開始安排溢洪道混凝土施工工程?；炷辆邆洳灰罪L(fēng)化、耐火性好、抗壓強(qiáng)度高和養(yǎng)護(hù)成本低等優(yōu)勢，也是目前運(yùn)用最為廣泛的一種施工材料。但由于其均勻性差、離散性大、使用率高、極易出現(xiàn)裂縫等特征，成為了困擾施工技術(shù)人員的一大難題。在進(jìn)行水利水電工程施工的時候，經(jīng)常會出現(xiàn)混凝土裂縫這種不良情況。而混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因大多與自身的結(jié)構(gòu)、外部環(huán)境變化或自身配比不合理等諸多因素有關(guān)。一旦裂縫出現(xiàn)就可能對混凝土防水性、承受能力以及耐久性能等這些方面產(chǎn)生比較大的影響。

2 水利水電工程施工中混凝土裂縫形成的原因

在水利水電工程施工中混凝土的裂縫種類很多，包括收縮裂縫、溫度裂縫、沉降裂縫等，每一種產(chǎn)生的原因各異，所以針對性的治理措施也會有一定變化。水泥開始凝固的時候，會生成很多的水熱與化熱，這造成提高了水泥的內(nèi)部溫度，導(dǎo)致表面的拉應(yīng)力，在凝固后期內(nèi)部降低了溫度，因?yàn)槭艿揭涯趟嗯c基礎(chǔ)的限制，又會在內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到水泥的抗裂極限的時候，也會導(dǎo)致裂縫的形成。混凝土的收縮又分干縮和自收縮兩種。干縮是混凝土隨著多余水分蒸發(fā)，濕度降低而產(chǎn)生體積減小的收縮[1]，其收縮量占整個收縮量的很大部分；自收縮水泥水化作用引起的體積減小，收縮量只有前者的1/10 ～ 1/5。

2.1材料質(zhì)量差或配比不科學(xué)

混凝土的構(gòu)成材料主要包括骨料、水泥、砂、外加劑和水，所有材料的質(zhì)量與配合比例對混凝土的澆筑質(zhì)量都起到了決定性作用。倘若材料質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，或是材料配合比例不科學(xué)，就會致使產(chǎn)生混凝土裂縫。水泥的質(zhì)量也會對結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，水泥材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、不同批次混合使用、對水泥用量存在誤差等，都會引起混凝土完成澆筑之后產(chǎn)生裂縫。砂石料中的含泥量以及粒徑級配不符合相關(guān)規(guī)定等，也會直接影響混凝土的抗?jié)B性以及強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致混凝土干燥期間出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫[2]；另外石粉含量多、針狀片狀物太多、碎石和砂料級配差等因素，會在很大程度上阻礙骨料和水泥的膠結(jié)。

2.2 施工設(shè)計不合理

在進(jìn)行前期施工設(shè)計工作的時候，一些施工單位為控制成本，在正式施工之前沒有全方位了解施工現(xiàn)場和當(dāng)?shù)氐木唧w條件，對于施工方案中的地基評價以及設(shè)計規(guī)劃沒有精準(zhǔn)可靠的數(shù)據(jù)支持，致使設(shè)計人員制定出的施工方案不具有較強(qiáng)的針對性。因?yàn)槭┕ぴO(shè)計方案的不科學(xué)，致使施工活動存在相應(yīng)的隨意性，甚至部分單位在施工期間發(fā)生了隨意更改設(shè)計方案的現(xiàn)象，這些因素都會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

2.3 養(yǎng)護(hù)工作不到位

在完成混凝土澆筑作業(yè)后，需要開展必要的養(yǎng)護(hù)工作，從而促使其能夠符合工程建設(shè)要求的使用性能?，F(xiàn)階段，因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)工作落實(shí)不到位而導(dǎo)致水利水電工程中出現(xiàn)混凝土裂縫的情況非常普遍。倘若后續(xù)的養(yǎng)護(hù)工作開展不及時或不合理，會在很大程度上加速混凝土表面水分的流失，促使其出現(xiàn)塑性變形，最后產(chǎn)生裂縫。尤其是在露天環(huán)境進(jìn)行施工過程中，因?yàn)榛炷灵L期經(jīng)受風(fēng)吹日曬，其表面大量水分被蒸發(fā)，體積也在短時間內(nèi)迅速收縮，并且這時的混凝土不具備很強(qiáng)的抗拉能力，達(dá)到相應(yīng)程度后就會產(chǎn)生裂縫[3]。所以，在實(shí)際開展施工活動的時候，特別是在完成澆筑混凝土一段時間內(nèi)必須要落實(shí)好相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)工作，這是防止混凝土產(chǎn)生裂縫的重要環(huán)節(jié)。

2.4 施工不規(guī)范

在實(shí)際開展水利水電工程的時候，施工管理直接決定了整個工程的建設(shè)質(zhì)量。在具體操作期間倘若發(fā)生了工藝不達(dá)標(biāo)、操作不規(guī)范、流程錯誤以及不符合施工設(shè)計方案要求等情況，都很可能致使混凝土產(chǎn)生裂縫。其中，運(yùn)輸和攪拌時間太長、振搗不均勻、澆筑速度太快、施工縫接茬不當(dāng)、初期養(yǎng)護(hù)不合理、性混凝土下沉等比較常見的不規(guī)范作業(yè)，是引發(fā)混凝土出現(xiàn)裂縫的常見因素。

3 水利水電工程施工中混凝土裂縫的處理方法

水利水電工程施工中混凝土裂縫是由于結(jié)構(gòu)地基的土質(zhì)松軟、均勻性差，或是回填土浸水、不實(shí)等因素導(dǎo)致沉降而形成的。模板支撐之間距離太大、剛度低等因素也可導(dǎo)致出現(xiàn)沉陷裂縫。在混凝土體積比較大的時候，過多的水化熱聚積在混凝土內(nèi)，影響其徹底散發(fā)，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土內(nèi)的溫度不斷增加。

另外，混凝土外層散熱速度較快，非常容易產(chǎn)生混凝土內(nèi)部和外部的溫度差，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)外部出現(xiàn)熱脹冷縮的情況。這會促使混凝土表面形成拉應(yīng)力，倘若拉應(yīng)力大于混凝土本身抗拉強(qiáng)度能力的時候，其表面就會產(chǎn)生溫度裂縫。尤其是在冬天，天氣寒冷致使凍土層化凍后，會發(fā)生不均勻的沉降情況，從而使致使混凝土發(fā)生裂縫。這些裂縫一般是貫穿性或深進(jìn)的裂縫，其走向和沉陷狀況也有很大關(guān)系，一般小裂縫與地面垂直、或是順著30°～45°角方向開展拓展[4]；大裂縫就會產(chǎn)生一些錯位情況，大多數(shù)的裂縫寬度都與沉降量成正比關(guān)系。

3.1 表面處理法

表面處理法在水利水電工程混凝土裂縫處理中的應(yīng)用較為廣泛。該方法較為適用于泥漿不易灌入的較淺、較細(xì)裂縫，對于不再活動、不可伸縮、不漏水、沒有到達(dá)鋼筋、深度較淺的裂縫，表面處理法的應(yīng)用效果顯著。對于存在漏水現(xiàn)象、蜂窩麻面及變形縫，處理可采用表面貼補(bǔ)法（土丁膜）。

3.2 灌漿法

灌漿法在較大裂縫和發(fā)絲裂縫處理中的表現(xiàn)均較為出色，較為適用于防滲要求較高裂縫和對整體結(jié)構(gòu)影響較大裂縫的處理。膠結(jié)材料可通過壓力設(shè)備注入裂縫，以使由混凝土和膠結(jié)材料形成整體，從而達(dá)到封堵加固目的。水泥漿、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯均屬于常用的灌漿材料。

3.3 填充法

填充法指的是對裂縫直接進(jìn)行修補(bǔ)材料填充，該方法在寬度較大裂縫的處理中較為適用，具備成本低廉、工藝簡單等優(yōu)勢，但不適用于深度較淺且寬度在0.3 mm以下的裂縫。這類裂縫適合開V型槽并運(yùn)用填充法進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法適用于結(jié)構(gòu)變化引發(fā)的裂縫，維護(hù)不到位、超荷載引發(fā)的裂縫適合采用結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法，具體可細(xì)分為預(yù)應(yīng)力法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、斷面補(bǔ)強(qiáng)法等。

4 水利水電工程施工中混凝土裂縫的預(yù)防

在實(shí)際開展水利水電工程的時候，施工管理直接決定了整個工程的建設(shè)質(zhì)量。在具體操作期間倘若發(fā)生工藝不達(dá)標(biāo)、操作不規(guī)范、流程錯誤以及不符合施工設(shè)計方案要求等情況，都很可能致使混凝土產(chǎn)生裂縫?；炷翝仓瓿尚枳⒁猓孩? h后開始養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)齡期為7 d，前24 h每2 h養(yǎng)護(hù)一次，24 h后按每4 h養(yǎng)護(hù)一次。頂面用濕麻袋覆蓋，避免暴曬。②振搗密實(shí)而不離析，對面板進(jìn)行二次抹壓，以減少壓縮量。運(yùn)輸和攪拌時間太長、振搗不均勻、澆筑速度太快、施工縫接茬不當(dāng)、初期養(yǎng)護(hù)不合理、混凝土下沉等比較常見的不規(guī)范作業(yè)，是引發(fā)混凝土出現(xiàn)裂縫的常見因素。

控制混凝土工藝質(zhì)量措施如下：①混凝土保護(hù)層厚度過厚，或在施工中，上部鋼筋被踩踏，導(dǎo)致應(yīng)力加強(qiáng)層的保護(hù)層變厚，鋼筋在垂直方向上發(fā)生裂紋；②混凝土在振搗時，密度和均勻度不夠，產(chǎn)生蜂窩、麻面和空洞；③混凝土澆筑速度過快，混凝土流動性低，硬化前混凝土強(qiáng)度不夠；④混凝土攪拌，運(yùn)輸時間過長，使混凝土中水分過度蒸發(fā)，使混凝土坍落度過低。

5 水利水電工程施工中常見的混凝土裂縫分析

水利水電工程施工中混凝土常見的幾種質(zhì)量裂縫如下。5.1 干縮裂縫

干縮裂縫經(jīng)常出現(xiàn)在養(yǎng)護(hù)混凝土之后的兩個星期左右。混凝土非常容易受到外界各種因素的影響，其表面水分蒸發(fā)很多，變形也很大；內(nèi)部的變形和濕度變化都比較小。混凝土內(nèi)外溫度的差會致使其變形，從而形成拉應(yīng)力，最后導(dǎo)致出現(xiàn)干縮裂縫[5]。出現(xiàn)裂縫會嚴(yán)重影響到混凝土的抗?jié)B能力和使用性能，進(jìn)而腐蝕內(nèi)部鋼筋，促使凝土的耐久性和承載力下降?；炷恋母煽s情況和其水泥用量和質(zhì)量、水灰比、外加劑用量等有直接關(guān)系。

5.2 收縮裂縫

在凝結(jié)混凝土之前，其表面因?yàn)樗至魇Ш芸欤菀桩a(chǎn)生塑性的收縮裂縫，并且一般在風(fēng)力比較大或干熱天氣經(jīng)常出現(xiàn)，同時表現(xiàn)出長短不一、中間較寬、兩端不連貫等形態(tài)。最短的裂縫長度是20～30 cm，最長的是2～3 m，寬度通常在1～5 mm。出現(xiàn)塑性收縮裂縫的主要因素包括：混凝土終凝之前強(qiáng)度過小，受到大風(fēng)和高溫天氣因素的影響，致使混凝土表面的水分流失很快，進(jìn)而致使毛細(xì)管中產(chǎn)生負(fù)壓引起混凝土體積的收縮，從而引發(fā)塑性收縮裂縫。

5.3 其他因素造成的裂縫

在制作、脫模、吊裝和運(yùn)輸混凝土構(gòu)件的時候，由于諸多影響因素導(dǎo)致產(chǎn)生縱橫、豎、斜等方向發(fā)展的裂縫。產(chǎn)生這些裂縫的主要因素包括：在實(shí)際澆筑木膜之前出現(xiàn)隔離劑失效、沒有澆水濕透、混凝土粘結(jié)或是膜板吸水等，另外還和混凝土構(gòu)件的堆放、支持部位、成型和受振沖擊力等原因有直接關(guān)系。

5.4 混凝土幾何尺寸產(chǎn)生變形

模板安裝不夠穩(wěn)固牢靠，以致混凝土澆注過程中局部漲模；振搗離模板太近且功率大時間長，致使模板變形跑模；模板使用時間長或者存放不規(guī)范等造成模板本身變形?；炷两Y(jié)構(gòu)經(jīng)計算和試驗(yàn)復(fù)核，實(shí)際強(qiáng)度已能承受自重及其他實(shí)際荷載。混凝土強(qiáng)度表如表1所示。

5.5 混凝土表面的裂縫

混凝土表面產(chǎn)生蜂窩、麻面、氣泡原因如下：混凝土配合比不準(zhǔn)確或材料、用水等計量不準(zhǔn)確，造成砂漿少而石子多[6]?；炷翑嚢钑r間短，沒有拌和均勻，混凝土和易性差，振搗不密實(shí)。蜂窩是指混凝土表面無水泥砂漿，骨料間有空隙存著，形成數(shù)量或多或少的窟窿，大小如蜂窩，形狀不規(guī)則，露出石子深度大于5 mm，深度不漏筋，可能露骨筋。

成因分析如下：①模板漏漿或振搗過度，跑漿嚴(yán)重致使出現(xiàn)蜂窩；②混凝土坍落度偏小，加上欠振或漏振形成蜂窩；③混凝土澆筑方法不當(dāng)，沒有采用帶漿法下料和趕漿法振搗；④混凝土攪拌與振搗不足，使混凝土不均勻，不密實(shí)，造成局部砂漿過少。

預(yù)防措施：①澆筑前檢查并嵌填模板拼縫以避免澆筑過程中跑漿；②澆筑前撒水濕潤模板以避免混凝土的水分被模板吸去；③澆筑過程中專人檢查模板牢固情況，并嚴(yán)格控制每次振搗時間；④塌落度過小時拉回拌和站加水加水泥重新拌制；⑤確保振搗工具的性能必須與混凝土的工作強(qiáng)度相適應(yīng)：振搗工人必須按振搗要求精心振搗，尤其加強(qiáng)模板邊角和結(jié)合部位的振搗；⑥嚴(yán)格執(zhí)行帶漿下料和趕漿法振搗，注意混凝土振實(shí)的五點(diǎn)表現(xiàn)；⑦混凝土拌制時間應(yīng)足夠，分層厚度不得超過范圍規(guī)定，防止振搗不到位。

6 結(jié)語

綜上所述，在水利水電工程建設(shè)期間出現(xiàn)了混凝土裂縫，會對工程的整體抗?jié)B性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響，促使結(jié)構(gòu)的應(yīng)用性能下降，并降低建筑物的承載能力。技術(shù)人員需要改變傳統(tǒng)的混凝土施工工藝，在明確裂縫產(chǎn)生原因及危害的基礎(chǔ)上，從材料控制、技術(shù)控制、溫度控制、養(yǎng)護(hù)等多方面進(jìn)行裂縫預(yù)防，同時利用科學(xué)有效的方式對已經(jīng)出現(xiàn)并能夠處理裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，從而確保水利水電工程行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

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