淺談水利工程中混凝土的裂縫控制技術(shù)

張經(jīng)緯 王 成 陳 帥

一、引言

我國(guó)歷來洪澇災(zāi)害多發(fā)，加強(qiáng)水利工程建設(shè)是積極應(yīng)對(duì)洪澇災(zāi)害和充分利用水資源的重要途徑之一?；炷辆哂性县S富、價(jià)格便宜、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、抗壓能力較強(qiáng)，耐火性能好以及可塑性良好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各項(xiàng)大小型水利工程。不同工程因所處環(huán)境不同對(duì)混凝土的要求也有很大區(qū)別，且混凝土工程質(zhì)量直接影響水利工程的整體質(zhì)量安全。在施工中，混凝土往往會(huì)因當(dāng)?shù)丨h(huán)境、施工時(shí)的工藝和配比設(shè)計(jì)等問題而產(chǎn)生裂縫，科學(xué)有效運(yùn)用混凝土裂縫控制技術(shù)對(duì)確保工程項(xiàng)目質(zhì)量非常重要。

二、水利工程建設(shè)中混凝土生成的裂縫類型

（一）溫度裂縫

工程項(xiàng)目施工時(shí)，混凝土凝結(jié)硬化過程會(huì)持續(xù)放熱，隨著混凝土不斷硬化，熱量留存在內(nèi)部無(wú)法放出，特別是大體積混凝土，其內(nèi)部留存的水化熱會(huì)比較多并且不容易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度會(huì)逐漸上升，導(dǎo)致內(nèi)部與外界環(huán)境的溫差相差過大，從而使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，若混凝土抗拉強(qiáng)度不足以承受產(chǎn)生的拉應(yīng)力就會(huì)使其表面產(chǎn)生許多不規(guī)則的裂縫。另一種情況則是混凝土本身成型時(shí)因各種原因?qū)е缕鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)有缺陷，結(jié)構(gòu)缺陷使混凝土內(nèi)部各部分結(jié)構(gòu)受力不同而導(dǎo)致開裂。

（二）塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫常見于表面積較大的壩身等，產(chǎn)生于混凝土澆筑后至終凝前階段，混凝土澆筑后因環(huán)境因素導(dǎo)致水分流失，造成一定的體積收縮，這種突然的收縮導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)負(fù)向壓強(qiáng)，致使混凝土表面開裂，特別是在大風(fēng)、高溫天氣，混凝土難以抵御這種收縮力，極容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

（三）沉陷裂縫

沉陷裂縫通常是在地基施工時(shí)，因回填土未能夯實(shí)，地基附近土質(zhì)出現(xiàn)松軟及浸水現(xiàn)象，致使地基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，造成不均勻沉降而產(chǎn)生的。沉陷裂縫多數(shù)屬于貫穿裂縫，對(duì)地基結(jié)構(gòu)、承受力和耐久性有很大破壞力。同時(shí)，地基沉陷深度也會(huì)影響裂縫深度和走勢(shì)。

（四）干縮裂縫

干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)及養(yǎng)護(hù)后階段，在終凝后和振搗完后也會(huì)出現(xiàn)。與塑性收縮裂縫不同，干縮裂縫是因?yàn)榛炷羶?nèi)部水分流失速率比外部慢從而導(dǎo)致內(nèi)外變化不一，外表面受到內(nèi)部限制而產(chǎn)生的。干縮裂縫寬度在0.1～0.15mm，裂縫走勢(shì)呈網(wǎng)狀和樹枝狀。

（五）因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的裂縫

混凝土在攪拌混合時(shí)，其中的活性物質(zhì)如活性硅和碳酸鹽類會(huì)和水泥中的堿性物質(zhì)發(fā)生堿骨料反應(yīng)，并從周圍吸收水分，從而使反應(yīng)生成物體積膨脹導(dǎo)致混凝土膨脹開裂。當(dāng)混凝土開裂后，內(nèi)部鋼筋會(huì)因直接暴露在空氣和水中導(dǎo)致生銹，鋼筋強(qiáng)度大大降低從而斷裂，承受力下降。

三、水利工程建設(shè)中混凝土裂縫控制及防護(hù)

（一）優(yōu)化混凝土配比設(shè)計(jì)

混凝土材料的配比設(shè)計(jì)是影響其質(zhì)量好壞的重要因素。為了避免因使用不科學(xué)不合理的配比而導(dǎo)致混凝土開裂，必須要求施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人員對(duì)施工地區(qū)的環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，從而使混凝土的配比更加科學(xué)且合理以達(dá)到減少混凝土開裂概率的目的。對(duì)于常見的裂縫類型，可以采取更加具體的措施，如塑性收縮裂縫，可以通過加入一些減水劑來控制其水泥和用水量；對(duì)于干縮裂縫，可以控制砂率以防止其過大；可以通過降低用水量和砂率來控制溫度裂縫出現(xiàn)的概率。

（二）合理控制水泥攪拌和施工工藝

要防止混凝土開裂，現(xiàn)場(chǎng)施工人員需要嚴(yán)格按照施工具體要求對(duì)混凝土進(jìn)行作業(yè)。其中在混凝土攪拌過程中，不僅要確保混凝土攪拌均勻，同時(shí)也要保證其整體性良好，這樣可以使混凝土質(zhì)量更加良好，離析現(xiàn)象和裂縫出現(xiàn)概率也會(huì)大大減少。在混凝土的運(yùn)送和存放時(shí)也要格外重視，防止混凝土在存放和運(yùn)送期間過度與外部環(huán)境接觸，導(dǎo)致混凝土變質(zhì)，性能下降。

優(yōu)化施工工藝和合理控制施工環(huán)節(jié)可以使混凝土開裂概率大大降低。不同類型的裂縫問題可采用針對(duì)性的解決方法：

（1）對(duì)于塑性結(jié)構(gòu)裂縫，為防止混凝土表面失水過多，可以先濕潤(rùn)澆筑模板，在后續(xù)養(yǎng)護(hù)過程中遮蓋混凝土并不定時(shí)澆水以達(dá)到防止失水的目的；

（2）對(duì)早期混凝土進(jìn)行保濕處理，以解決混凝土表面水分蒸發(fā)過快而導(dǎo)致干縮裂縫的問題；

（3）對(duì)于溫度裂縫，在澆筑時(shí)可通過降低混凝土的溫度或分?jǐn)?shù)次澆筑來減少混凝土的水化熱，夏季也可以通過對(duì)混凝土澆水處理來防止混凝土內(nèi)外溫差過大。

實(shí)際施工時(shí)，不僅要施工人員嚴(yán)格遵守規(guī)章制度和工藝流程，也要不斷改進(jìn)和完善施工工藝來防止混凝土開裂?？茖W(xué)有效的施工工藝可以很好地控制裂縫的產(chǎn)生。在混凝土澆筑時(shí)會(huì)因水泥品種、外加劑種類和用量等原因產(chǎn)生氣泡，這些氣泡容易使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低、表面坑坑洼洼，所以施工時(shí)通常使用二次振搗來進(jìn)行二次液化排除內(nèi)部氣泡，還能去除多余的水膜和過大的骨料，極大提高混凝土的穩(wěn)定和整體性。對(duì)于混凝土凝結(jié)硬化過程中可能出現(xiàn)的滲水、泌水現(xiàn)象，可摻入一定量的粉煤灰，在后續(xù)養(yǎng)護(hù)過程中在混凝土上覆蓋塑料薄膜以起到保溫保濕作用，溫度較低時(shí)選擇更加厚實(shí)的覆蓋物。

（三）施工材料選用

選擇合適的施工材料將直接影響混凝土的整體質(zhì)量，針對(duì)可能出現(xiàn)的裂縫類型可選用不同的施工材料，如：

（1）防止塑性收縮裂縫，可選用粉煤灰和普通硅酸鹽水泥等收縮量較小的水泥品種；

（2）防止干縮裂縫可選用硅酸鹽水泥；

（3）防止溫度裂縫，可選擇水化熱較低的水泥，如低熱礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等；

（4）選用總堿含量低于0.6%的低堿性水泥來減少因堿骨料反應(yīng)導(dǎo)致混凝土膨脹開裂的概率。

做好混凝土原材料的質(zhì)量把控可以很好地保障整體施工質(zhì)量，降低裂縫出現(xiàn)的概率和返工耗費(fèi)的人力物力和時(shí)間。所有采購(gòu)的材料都需要專業(yè)人員負(fù)責(zé)，必須找市場(chǎng)上品質(zhì)有保障、信譽(yù)度高的材料供應(yīng)商進(jìn)行合作，最好選擇能長(zhǎng)期保障材料供應(yīng)的。

四、修補(bǔ)混凝土裂縫技術(shù)

對(duì)于水利工程中已經(jīng)開裂的混凝土應(yīng)立即進(jìn)行裂縫處理，以防止結(jié)構(gòu)被進(jìn)一步破壞，在工程中常用以下兩種修補(bǔ)方法：

（1）混凝土表面處理

表面處理在裂縫處理中屬于比較常見的方法，先對(duì)裂縫表面進(jìn)行干燥處理，再選用防腐材料或樹脂，速水泥漿涂抹在裂縫表面。此方法使用成本較低，操作簡(jiǎn)易，修補(bǔ)效果良好。

（2）裂縫填充，灌漿處理

此方法是將膠結(jié)材料如水泥、環(huán)氧樹脂和甲基丙烯酸甲酷液等利用設(shè)備注入裂縫中，待填充材料硬化后，將開裂的混凝土兩邊重新連接起來以起到加固作用，常用于較深的裂縫和需要防滲的混凝土開裂構(gòu)件。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，解決混凝土開裂問題的關(guān)鍵可以總結(jié)為：施工環(huán)境是裂縫產(chǎn)生的重要因素，在施工前應(yīng)提前根據(jù)環(huán)境對(duì)配合比進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整；要提高施工人員素質(zhì)要求，嚴(yán)格按照相應(yīng)規(guī)章制度工作，提高成型工藝并根據(jù)具體情況合理使用外加劑；要科學(xué)、合理、有預(yù)防性地選用原材料，保證原材料的質(zhì)量。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，混凝土裂縫控制技術(shù)將更有預(yù)防性和針對(duì)性，在建設(shè)新時(shí)代高質(zhì)量水利工程中發(fā)揮更大作用■