水工建筑物混凝土裂縫成因與預防處理

何圣根 (粵水電建筑安裝建設有限公司 廣東 廣州 511300)

引言

目前,大多數水工建筑物都是以混凝土為原材料,混凝土結構在施工和維護過程中容易產生裂縫,造成安全隱患。為了減少或消除這些隱患,有必要分析混凝土裂縫產生的原因,設計合理的預防方案,提高建筑結構的穩(wěn)定性。眾所周知,水利工程的運行方式和管理機制是特殊的,建筑物容易受到水文、環(huán)境等因素的影響而產生裂縫,一旦出現裂縫,將直接降低建筑物的承載力。因此,為了消除混凝土裂縫的影響,保證水利工程安全穩(wěn)定地運行,必須找到合理的防治方法,應用多種控制手段,采取科學的裂縫處理和防治措施。

1 分析水工建筑物混凝土產生裂縫原因

1.1 主要原因

由于在混凝土材料中添加了一些低標準材料,材料的性能質量低,影響材料的穩(wěn)定性。此類混凝土材料功能性差,根本無法防止?jié)B透,抗沖擊性低。此外,建筑結構的不完善結構使材料承受壓力,并產生橫向和縱向不規(guī)則裂縫,最突出的部分最有可能導致裂縫。制造潛在安全威脅或造成嚴重安全事故。

1.2 裂縫的類型及其成因的分析

1.2.1 收縮裂縫

這主要是由于缺乏有效的混凝土散熱養(yǎng)護,導致混凝土快速硬化,體積減小。特別是在現代水工混凝土結構中,大體積混凝土澆筑技術的引入,使收縮問題更加突出。由于混凝土的收縮受外部因素的影響,混凝土內部受到相同的收縮應力,同時混凝土內部和外部都存在壓力,從而導致收縮。收縮裂縫產生的主要原因是混凝土耗水量大,導致混凝土大收縮。另外,水泥品種的不同也影響混凝土的收縮程度,導致混凝土配合比收縮開裂,影響混凝土的制作質量。

1.2.2 溫差裂縫

這是由于混凝土內外溫差較大,如混凝土內部溫度較高,外部溫度因澆水而迅速下降。由于內部熱量不能及時散失,混凝土表面溫度與內部溫度之間形成溫差,導致溫差。溫差是由于澆筑水量大,混凝土內部熱量被加熱,當混凝土內部溫度達到一定溫度時,很難及時散熱。大量的熱量積聚,導致混凝土開裂,產生一定的溫度梯度。特別是大體積混凝土,由于溫差大,也會發(fā)生變形甚至坍塌。

1.3 施工原因

加強水工混凝土施工過程控制。澆筑工作完成后,及時對混凝土進行保護,保證外露混凝土保持標準濕度,防止混凝土蒸發(fā)和體積損失;其次,如果工人不能確定整個混凝土是否符合保護標準,則模具打開,導致混凝土出現裂縫;薄壁圓柱形混凝土強度不符合規(guī)范要求,出現裂縫甚至坍塌,發(fā)生嚴重質量事故。同時,應特別注意水工建筑物的基礎和基礎,如有沉降,混凝土就會開裂。碳、酸等環(huán)境進入混凝土建筑內部,導致內部鋼筋銹蝕,增大混凝土體積,從而增大膨脹力。如果內部無法處理,釋放力時可能會出現裂縫,人員不夠專業(yè),無法進行深度作業(yè)。連續(xù)澆筑允許隨時澆筑混凝土。在混凝土沉降過程中,鋼筋摩擦或螺旋連接的影響,在一定程度上阻礙了沉降活動,導致塑性沉降裂縫。

1.4 物料原因

1.4.1 原材料不合格

施工部門原材料檢驗有缺陷,將不合格的混凝土原材料放入施工現場,特別是堿含量高的混凝土原材料,在混凝土中發(fā)生化學反應,導致混凝土松動,最終產生裂縫。混凝土的原材料配比不符合質量標準,會影響混凝土結構的不平衡,包括水灰配合比和雜質的不當使用,從而導致混凝土出現裂縫。

1.4.2 物料特性影響

混凝土受自身特性的影響。在實際施工過程中,外界溫度也會對混凝土產生影響,導致混凝土產生收縮裂縫。

1.5 管理不到位

在水工建筑物的混凝土施工過程中,如果不能按各環(huán)節(jié)的標準化施工要求進行混凝土施工,將影響整個工程的質量,造成混凝土裂縫。例如,應在混凝土澆筑期間完成振動。如果出現滲漏、振動等問題,將影響混凝土結構的保溫效果、密度和強度;另一方面,為了保證混凝土施工質量,必須協(xié)調整個養(yǎng)護計劃。如果不能按照標準化管理的要求進行后續(xù)養(yǎng)護,將增加混凝土開裂的可能性。

2 建設水工建筑物各個環(huán)節(jié)的預防建議

2.1 設計層面的預防建議

在水工建筑物混凝土施工管理中,前期設計是一個非常重要的環(huán)節(jié),也是減少混凝土裂縫產生的關鍵。因此,設計部門應根據施工環(huán)境,貫徹統(tǒng)一設計原則。以及施工質量要求,確保重點放在易開裂區(qū)域。特別是在深基礎、淺基礎、高跨和低跨的情況下,不僅要考慮整體設計的可行性,還要考慮基礎的不均勻沉降或結構。確保相關工作的順利進行,保持設計方案的規(guī)范性和合理性。此外,在截面參數和允許配筋率相同的情況下,必須從鑄造工藝的合理性和規(guī)范化入手,分析相關操作的方便性,以保證鋼筋直徑較小。相應的距離可以避免開裂。此外,裂縫處理的設計應使混凝土材料的內部溫度得到有效控制,方法是根據設計要求和設計標準,采用適當的設備或添加吸熱劑的混凝土方案,以盡量減少材料開裂對安全和質量的影響。為提高水利工程施工中混凝土的施工質量,必須堅持整體設計的規(guī)范化。

2.2 施工過程中的預防措施

在混凝土施工的管理和控制中,應重視施工的全面管理,將施工控制措施與監(jiān)理管理相結合。

2.2.1 結合工程項目實際情況,采取施工方案和預防機制

首先要注意施工方案的細節(jié),控制澆筑量、施工縫間距、位置、施工方式、澆筑時間,確保相關作業(yè)過程滿足安全要求。例如,在一次澆筑作業(yè)單元中,實際澆筑長度應垂直于施工縫的劃分,合理標注和限定澆筑時間,以保證變截面位置或應力較小位置的澆筑加工標準化。其次,根據澆注時間的應用原則,在進行相關操作時,應避免高溫或晝夜溫差大的環(huán)境。如果工程只能在夏季施工,則應采取相應的冷卻材料或冷卻措施,以防止開裂。

2.2.2 要從施工質量層面落實相應工作

首先,保證混凝土各項參數能滿足混凝土強度指標的施工要求,減少水泥用量。其次,結合施工管理要求,確保鋼結構澆筑、模板安裝、施工等工序符合標準要求,并及時、準確、可靠地進行檢查驗證。再次,應特別注意振搗過程,以避免過度振搗損壞水泥的均勻性,同時確保振搗足以保持混凝土強度。因此,有必要根據施工企業(yè)的實際需要,合理控制振動頻率和振動強度。最后,及時清除混凝土表面的污物,避免養(yǎng)護層,保持混凝土結構在工程中的應用質量。

2.3 養(yǎng)護管理過程中的預防措施

為提高裂縫的綜合防治水平,有關部門應重視后處理。發(fā)展相應的養(yǎng)護措施,就是要使混凝土保持正常養(yǎng)護狀態(tài),減少外界因素的影響,保證混凝土溫度逐漸向外界溫度平衡的方向下降。溫差對混凝土產生沖擊應力,導致混凝土出現最大裂縫。

2.3.1 噴水養(yǎng)護

控制混凝土表面結構,避免表面收縮的影響,降低開裂概率,保持整體應用效果。特別是對于某些大體積混凝土結構,砌塊內外的溫度不同,其強度增長趨勢也不同。因此,為減少表面裂紋問題,應結合實際應用要求,及時進行噴水養(yǎng)護處理。

2.3.2 優(yōu)選拆模

結合水利工程施工的實際情況,盡可能選擇合適的脫模方法,脫模后立即進行覆蓋或回填,避免對混凝土的影響。應根據混凝土的實際強度進行養(yǎng)護,養(yǎng)護期一般為7～28天。

2.3.3 制定規(guī)范

養(yǎng)護人員對設備、器材進行集中維護和分類存放。一般在澆筑作業(yè)完成后12小時內進行相應的養(yǎng)護處理,養(yǎng)護時間超過15天,以保持混凝土的外部濕度,降低安全隱患。

3 強化水工建筑物混凝土裂縫預防的對策

3.1 材料配合比的合理設置

混凝土收縮率與水灰比呈正相關。因此,根據施工要求,適當降低水灰比,可以較好地控制水工混凝土中的一些大裂縫。此外,施工中應積極使用引氣劑和外加劑。使用這兩種材料可以降低水泥的水化速率?？茖W控制水泥用量,降低保溫混凝土的溫升,可以大大提高水工混凝土的性能。在選擇混合空氣導流劑時,可根據同一建筑物和不同部位的工作特點選擇合適的空氣導流劑。為了有效地控制裂縫的發(fā)生,可以考慮合成纖維的抗裂性,使用合成纖維可以有效地防止裂縫的擴展和發(fā)展,提高混凝土的抗裂性,取得良好的保護效果。

3.2 切實強化裂縫問題的防治

3.2.1 收縮裂縫

在預防和控制方面,可分為干縮裂縫和塑性收縮裂縫。因此,應注意預防和控制方面的針對性差異。(1)干縮裂縫,應選擇低收縮率的水泥,以減少水泥用量。然后,在混凝土中加入適量水灰時,水灰比越大,收縮越大。其次,要控制混凝土的用水量,攪拌混凝土時要注意含水量。在施工過程中,應注意維護和施工,尤其是在冬季,應加強混凝土覆蓋手段,并添加硬化劑。(2)塑性收縮裂縫,季節(jié)變化和氣候變化將影響混凝土質量。因此,在混凝土保護施工過程中,有必要考慮氣象因素,選擇干縮小、早期強度高的硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。天氣炎熱時,保持混凝土濕潤或在混凝土上噴灑少量水。特別是在暴風雨天氣,建筑工人必須做好防風工作。

3.2.2 溫差裂縫

溫差裂縫是最常見的混凝土裂縫。施工人員采用先進的防控體系和溫度裂縫防控手段。盡量使用低溫或中溫水泥,如礦渣水泥、粉煤灰水泥等,然后檢查水泥的用量,水泥用量應小于450kg/m3。同時,試驗水灰比小于0.6的混凝土。其次,在混凝土中加入少量粉煤灰,以降低混凝土中的含水量。在混凝土加工和攪拌過程中,有必要在傳統(tǒng)加工方法的基礎上采用新的加工方法,以降低混凝土的澆筑溫度。在混凝土中加入適量的減水、塑化和延遲混合料,以提高混凝土混合料的保水性和保水性,減少防水性,延長混凝土的加熱時間。在高溫季節(jié)澆筑混凝土時,為了減少高溫對混凝土的影響,施工人員可以在混凝土上覆蓋遮陽板,以降低混凝土的澆筑溫度。澆筑實心混凝土時,必須考慮其結構的變化。結構越大,溫度越高,混凝土開裂的可能性越大。因此,施工人員應使用適當的冷水澆筑松散混凝土,控制好混凝土溫差,在合理的時間內測量混凝土溫度,防止混凝土過熱。最后,為了降低對混凝土的壓力,有必要保留溫度收縮縫,并向混凝土中添加適當的材料。因此,如果混凝土出現問題,有必要加固混凝土,使用沖擊混凝土產生裂縫,并加固混凝土支撐點,以保持混凝土的穩(wěn)定性。此外,對于容易形成的腐蝕裂縫,應加強鋼筋的防腐處理,嚴禁泄露鋼筋。加強施工現場的技術指導和質量控制,確保水工混凝土結構質量的提高。

3.3 科學制定施工方案,落實質量責任制度

由于裂縫往往是由于履行施工質量責任不當造成的,因此必須在實際施工中明確施工方案,緊密結合水利工程的實際施工,每個環(huán)節(jié)的質量控制都有義務落實重點,加強源頭預防和控制,從原材料開始,加強施工質量控制,避免裂縫。為確保整個施工計劃的有效實施,確保質量責任制的有效實施,提高整個工程的質量,加強對施工人員的源頭教育,特別是了解裂縫的危害,了解裂縫產生的原因,及時有效地控制裂縫問題,我們需要加強預防和控制。

4 水工混凝土建筑物表面裂縫處理措施

4.1 表層裂縫處理

在表面裂紋處理過程中,有必要按照適當的安全管理規(guī)則進行操作。首先,有必要分析裂縫的具體位置、使用水泥懸浮材料對裂縫的影響,以及使用合適的硬化劑進行噴涂和優(yōu)化。其次,在混凝土表面鋪設防碳化材料,以減少碳化材料在材料中產生各種隱患的可能性。此外,在優(yōu)化修復低裂縫混凝土裂縫時,采用丙酮材料和砂漿進行靈活攪拌,將裂縫轉移到裂縫處,并在作用面上結合雜草和編織袋,確保養(yǎng)護溫度控制在15℃左右。最后,工人還需要應用適當的反過濾技術,并安裝雙層或多層反過濾層。同時,在鋪設過程中使用抗裂層,以優(yōu)化混凝土的功能,改善混凝土的內部功能。

4.2 鑿槽嵌補

首先將砂、水泥、聚硫橡膠和環(huán)氧樹脂按規(guī)定比例混合均勻,然后用適量丙酮稀釋砂漿,確保砂漿稠度符合要求。將改性環(huán)氧樹脂砂漿與聚硫橡膠混合后,涂抹在混凝土砂漿上。在連接毛氈和袋子的凹槽中安裝砂漿兩小時后,及時用聚硫橡膠改性環(huán)氧樹脂砂漿覆蓋,并在完成初凝后用水硬化。

4.3 噴漿修補

所謂噴補,特別是指在硬化裂縫的要求下,對高強水泥砂漿的保護層進行噴補,并根據裂縫的要求、特點和修補要求,采用各種處理方法,包括噴補掛網,隱藏和固定縫隙,以及不均勻噴補。

4.4 深層裂縫處理

大跨度裂縫不僅直接影響建筑物的穩(wěn)定性,還會導致建筑物的倒塌。因此,有必要研究處理深裂縫的方法,應用灌漿技術改善其功能,提高建筑物的穩(wěn)定性。同時,工作人員必須對裂縫的深度進行分類。當裂縫深度大于或等于0.58mm 時,可采用傳統(tǒng)的加工原理,將改性環(huán)氧樹脂灌入裂縫部位,結合適當的方法,優(yōu)化護理,保證科學的充填工藝。當裂縫深度小于0.58mm 時,可采用化學灌漿方法進行優(yōu)化,以減少對裂縫的不利影響。例如,對于溫度裂縫,回填過程中應使用445kg或m3水泥材料作為合適的外加劑,以確保材料的表面和內部功能在合理范圍內。同時,還需要使用減水劑來降低灌溉材料的熱參數,并選擇低熱灌溉的混凝土材料,以充分改善混凝土的性能,并控制其發(fā)生的可能性。

4.5 裂縫綜合治理

這種方法也適用于嚴重影響建筑物整體結構穩(wěn)定性的裂縫。處理方法是在裂縫中添加混凝土三角形或圓形構件,或添加其他類似的基本材料手段,如應力錨,有時通過排水降低內部裂紋的應力。

結束語

水工混凝土結構裂縫的發(fā)生是不可避免的,這就要求相關人員及時控制水工混凝土結構裂縫,并提出相應的解決方案。實踐證明,良好的過程管理體系是保證水工建筑物安全運行的基礎。此外,要重視國內外能源問題,積極引進各種先進技術和材料,確保水工建筑物的耐久性和安全性,為社會經濟建設作出貢獻。