淺析水利施工中的混凝土裂縫的原因及防治措施

劉翱翔

阜陽市水利機(jī)械工程有限責(zé)任公司 安徽 阜陽 236009

引言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，人們的生活水平有所提升，對(duì)生活質(zhì)量也提出了更高的要求。水利工程是關(guān)系到國計(jì)民生的重要工程，與人們的日常生活存在密不可分的聯(lián)系，在新的時(shí)代發(fā)展背景下也出現(xiàn)了更多的新要求和新變化。因此，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)水利工程的施工質(zhì)量的有效控制，能夠進(jìn)一步提高水利工程的使用安全性和使用壽命，促進(jìn)人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髻|(zhì)量的有效提升。在水利工程施工中，混凝土施工是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，如果不加強(qiáng)質(zhì)量控制，就有可能導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn)。

1 水利施工中的混凝土裂縫防治的重要性

如果在水利工程中出現(xiàn)混凝土裂縫，就會(huì)帶來嚴(yán)重的滲漏問題。而在滲漏的作用之下，水的壓力會(huì)對(duì)裂縫產(chǎn)生更大的作用力，從而使裂縫不斷的發(fā)展和擴(kuò)大；同時(shí)，當(dāng)混凝土裂縫中滲入更多的水之后，就會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重的水解現(xiàn)象，對(duì)混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的破壞，影響整個(gè)工程的使用壽命和使用安全性。根據(jù)相關(guān)調(diào)查研究顯示，滲漏水造成的不利結(jié)果在混凝土裂縫危害中占比60%左右。除此之外，在混凝土碳化的作用下，混凝土?xí)霈F(xiàn)更為嚴(yán)重的開裂和收縮問題，這同樣會(huì)對(duì)混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成不同程度的影響。如果混凝土存在裂縫，空氣中的二氧化碳就很容易通過裂縫與內(nèi)部的水泥等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)大量的碳酸鈣，也就是混凝土碳化。這樣就會(huì)使混凝土中的堿度進(jìn)一步降低，也會(huì)使混凝土內(nèi)部的鋼筋純化膜受到影響，最終在水和空氣的共同作用下，使鋼筋內(nèi)部產(chǎn)生了銹蝕現(xiàn)象，影響了整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

2 水利施工中的混凝土裂縫的產(chǎn)生原因

2.1 塑性收縮原因造成的裂縫

在水利施工的過程中，混凝土的澆筑工作完成之后，還需要留下充足的緩沖時(shí)間，確?；炷聊軌蝽樌尚?。在這一過程中，如果沒有進(jìn)行有效的處理，就有可能導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)嚴(yán)重的失水現(xiàn)象，如果失水的速度過快，就很可能導(dǎo)致凝固的混凝土中出現(xiàn)大量的裂縫，這就是由于塑性收縮原因而產(chǎn)生的混凝土裂縫現(xiàn)象。塑性收縮會(huì)導(dǎo)致混凝土中的龜裂裂縫生成速度不斷增加，同時(shí)也會(huì)在自然環(huán)境的影響下增加混凝土裂縫的數(shù)量，這些裂縫往往呈現(xiàn)出不一樣的細(xì)長形態(tài)，并且彼此之間沒有明顯的連貫性，一些較短的裂縫一般在20～30cm左右，而一些較長的裂縫能夠達(dá)到2～3m，裂縫的寬度一般在1～5m之間[1]。如果不對(duì)這些裂縫進(jìn)行有效的處理，就會(huì)影響整個(gè)工程的施工質(zhì)量，在后續(xù)投入使用時(shí)造成嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 溫度差異原因造成的裂縫

在水利施工的過程中，如果存在較大的溫度差異，同樣也可能生成混凝土裂縫。許多水利工程的施工地區(qū)存在較大的溫度變化，這就容易給混凝土澆筑帶來不良影響，使混凝土凝固過程中出現(xiàn)了較大的溫度差。一般情況下，在完成澆筑工作之后，只需要等待混凝土自行凝固，就能夠形成堅(jiān)硬的構(gòu)件。但是如果凝固過程中出現(xiàn)了較大的溫度差，就可能使混凝土產(chǎn)生的水化熱反應(yīng)進(jìn)一步增加。例如，如果每立方米使用的水泥在350kg～550kg之間，那么每立方米混凝土的熱量釋放值大約在17500kJ-27500kJ之間，在這一過程中混凝土內(nèi)部的溫度能夠在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到70℃[2]。如果這些溫度在混凝土內(nèi)部大量聚集并且無法順利的疏解，就會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的溫度和外部的溫度存在較大的差異，如果這個(gè)差異值超出了混凝土能夠承受的抗拉強(qiáng)度極限，就有可能導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn)。

2.3 混凝土沉陷原因造成的裂縫

在混凝土施工過程中，由于一些施工地區(qū)的結(jié)構(gòu)地基相對(duì)比較松軟，因此在完成混凝土澆筑工程之后，如果沒有及時(shí)進(jìn)行有效的回填，或者回填的質(zhì)量較差，就很有可能導(dǎo)致混凝土存在浸水的情況，這就會(huì)使混凝土模板出現(xiàn)不同程度的沉陷問題。尤其是在冬季施工的過程中，由于許多混凝土模板是在凍土層上面搭設(shè)，一旦氣候轉(zhuǎn)暖凍土融化，混凝土所在的底基層就會(huì)出現(xiàn)不同程度的沉降問題，這樣就可能導(dǎo)致混凝土上出現(xiàn)更為嚴(yán)重的裂縫現(xiàn)象，甚至可能出現(xiàn)混凝土構(gòu)件傾斜的問題，給后續(xù)的施工帶來嚴(yán)重的影響，影響了施工的進(jìn)度和安全性。

2.4 干縮變形原因造成的裂縫

在混凝土的養(yǎng)護(hù)期間，干縮變形是造成混凝土裂縫的主要原因之一。在混凝土澆筑后的一周時(shí)間內(nèi)，養(yǎng)護(hù)工作的質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)混凝土工程的質(zhì)量。在這一過程中，混凝土往往會(huì)出現(xiàn)不同程度的水分蒸發(fā)，這就有可能使混凝土模板出現(xiàn)一定的變形。如果混凝土中的水分流失速度過快，就會(huì)使變形的程度進(jìn)一步提升，如果干縮變形的水平超出了混凝土內(nèi)部的拉應(yīng)力，就會(huì)使混凝土中出現(xiàn)裂縫。在混凝土裂縫的產(chǎn)生原因中，干縮變形原因是最常見的原因之一，形成的裂縫一般在0.05～0.2mm之間，一般呈現(xiàn)出網(wǎng)狀的細(xì)小結(jié)構(gòu)或者平行的狀態(tài)，如果不及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行補(bǔ)救，就可能對(duì)混凝土的整體施工質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響，給后續(xù)的使用帶來安全風(fēng)險(xiǎn)[3]。

3 水利施工中的混凝土裂縫的防治措施

3.1 嚴(yán)格把控施工原料的選擇

在進(jìn)行水利施工的過程中，想要進(jìn)一步減少混凝土裂縫的產(chǎn)生，就應(yīng)該在原材料階段做好把控工作。根據(jù)混凝土施工的具體要求和水利工程的質(zhì)量規(guī)定，選擇優(yōu)質(zhì)的混凝土原材料進(jìn)行施工，使其能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)定。例如，在進(jìn)行原材料的選擇時(shí)，要確保砂石的質(zhì)量達(dá)到相應(yīng)的硬度，同時(shí)所選取的水泥等級(jí)應(yīng)該與水利工程施工的標(biāo)準(zhǔn)相符合。其次，在進(jìn)行原材料選擇時(shí)，也要實(shí)現(xiàn)原材料的合理配比，在進(jìn)行碎石針片狀的選取時(shí)，應(yīng)該將比例控制在10%左右；在進(jìn)行砂料的選擇時(shí)，應(yīng)該將含泥量控制在1%以下，同時(shí)要確保砂料的細(xì)度模數(shù)達(dá)到2.4以上；在進(jìn)行骨料的選擇時(shí)，應(yīng)該確保骨料的粒徑較大，同時(shí)硬度能夠達(dá)到施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[4]。

3.2 增加混凝土裂縫檢查的次數(shù)

想要進(jìn)一步提高混凝土裂縫的防治效果，在進(jìn)行施工的過程中應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)混凝土的檢查力度，對(duì)可能出現(xiàn)裂縫的施工環(huán)節(jié)和施工區(qū)域進(jìn)行高頻次的檢查，這樣就能夠?qū)φ麄€(gè)施工過程進(jìn)行更加高效的控制，從而有效地減少施工過程中出現(xiàn)的裂縫。施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該立足于水利工程的具體情況，詳細(xì)評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)施工的各類條件，分析施工過程和養(yǎng)護(hù)過程中可能出現(xiàn)的裂縫問題，并在相關(guān)的施工步驟和施工環(huán)境中做好相應(yīng)的防范措施，這樣能夠進(jìn)一步提高混凝土裂縫的防治效果，也能夠在出現(xiàn)裂縫時(shí)及時(shí)有效地采取措施進(jìn)行補(bǔ)救，促進(jìn)混凝土施工質(zhì)量的有效提升，確保水利工程能夠如期完工，有利于提高水利工程投入使用后的安全性，也能夠進(jìn)一步延長水利工程的使用壽命。

3.3 做好施工過程的質(zhì)量控制

首先，可以通過二次振搗法對(duì)混凝土的成縮裂縫進(jìn)行有效的消除。在澆筑過程中，混凝土的二次振搗是在一次振搗完成30min后混凝土初凝前完成，這樣一來混凝土就會(huì)重新進(jìn)入到液化狀態(tài)，此時(shí)骨料和鋼筋下面的水膜就能夠被進(jìn)一步消除，從而使沉降收縮量得到有效的控制，減少混凝土中出現(xiàn)裂縫的概率。其次，通過二次壓光的方式能夠?qū)炷恋乃苄允湛s裂縫進(jìn)行有效的消除。通過機(jī)械抹光機(jī)在混凝土表面進(jìn)行高強(qiáng)度和大面積的提漿抹光，然后再利用收光機(jī)在混凝土表面進(jìn)行收光工作，這樣不僅能夠讓混凝土表面的平整度得到進(jìn)一步的提升，還能夠使混凝土的表面強(qiáng)度得到有效的增加。在混凝土進(jìn)入終凝階段后，可以進(jìn)行二次壓光的方式，進(jìn)一步增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度。最后，對(duì)混凝土施工過程中產(chǎn)生的收縮裂縫進(jìn)行有效的控制，根據(jù)環(huán)境的變化和氣溫的差異，在施工的過程中及時(shí)采取保溫保濕的措施，做好氣溫預(yù)報(bào)工作，加強(qiáng)測(cè)溫管理，及時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土的有效防護(hù)，這樣就能夠讓混凝土的收縮裂縫數(shù)量實(shí)現(xiàn)有效的降低。

3.4 改善溫度控制措施

對(duì)骨料級(jí)配進(jìn)行有效的改善，增添一些干硬性混凝土摻混合料，或者加入一些塑化劑或引氣劑，這樣就能夠讓混凝土中的水泥用量得到有效的控制，從而降低水化熱反應(yīng)產(chǎn)生的溫度。同時(shí)在進(jìn)行混凝土攪拌的過程中，可以通過用冷水拌和及骨料預(yù)冷的方式使溫度得到降低，這樣就能夠?qū)仓^程中的溫度實(shí)現(xiàn)控制。如果當(dāng)日天氣較熱，在進(jìn)行混凝土澆筑的過程中應(yīng)該適當(dāng)減少澆筑的厚度，以便混凝土澆筑層能夠順利實(shí)現(xiàn)散熱。還可以在混凝土澆筑層中埋設(shè)冷卻水管，通過冷卻水管實(shí)現(xiàn)降溫處理[5]。同時(shí)，根據(jù)氣溫的變化情況，合理選擇拆模的時(shí)間，如果出現(xiàn)氣溫驟降的現(xiàn)象，則應(yīng)該及時(shí)采取有效的保溫措施，避免混凝土的內(nèi)外溫差出現(xiàn)較大的差異。

3.5 添加外加劑減少裂縫

為了能夠進(jìn)一步提高混凝土施工的質(zhì)量，減少裂縫出現(xiàn)的概率，也可以在混凝土施工的過程中增添必要的外加劑。比如，通過減水防裂劑的使用，能夠讓混凝土施工過程中的用水量得到有效的降低，還能夠使混凝土的水泥用量得到有效的控制，還能夠通過增加骨料的方式來使混凝土構(gòu)件的體積得到有效的補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)對(duì)泥漿稠度的改良，讓混凝土的沉縮變形情況實(shí)現(xiàn)有效的控制。這樣一來，不僅能夠使混凝土的強(qiáng)度達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也能夠使混凝土的密實(shí)度進(jìn)一步提升，減少混凝土的碳化風(fēng)險(xiǎn)，為后續(xù)的施工奠定良好的基礎(chǔ)。

3.6 加強(qiáng)混凝土裂縫的修補(bǔ)技術(shù)

3.6.1 充填法。如果混凝土的裂縫寬度超出了0.5mm，則可以采用充填法進(jìn)行修補(bǔ)。沿著混凝土出現(xiàn)裂縫的區(qū)域，鑿出一個(gè)V型槽或U型槽，槽頂寬保持在10cm左右，然后將密封材料填充到槽中。所選擇的填充材料相對(duì)較多，例如環(huán)氧砂漿﹑水泥砂漿﹑聚合物水泥砂漿﹑彈性環(huán)氧砂漿等等。如果修補(bǔ)的過程中發(fā)現(xiàn)了銹蝕的鋼筋，則需要將鋼筋銹蝕的部分及時(shí)進(jìn)行鑿除，然后再對(duì)鋼筋進(jìn)行有效的防銹處理，再將密封材料填充到槽溝之中。如果裂縫是活縫，那么在槽底還應(yīng)該增加一層不會(huì)與混凝土黏結(jié)在一起的材料，然后再將彈性嵌縫材料填入其中，確保材料能夠與溝槽黏結(jié)在一起，這樣一來即便裂縫出現(xiàn)變形，充填材料也能夠很好地完成裂縫的修補(bǔ)。

3.6.2 低壓注漿法。如果裂縫的寬度在0.2～0.3mm之間，可以采用低壓注漿法的修復(fù)方式。如果混凝土中存在較多的裂縫，則需要先將醫(yī)用白膠布粘貼在裂縫的位置上，然后在裂縫上反復(fù)涂抹漿液，以確保縫隙能夠有效的封閉。在十分鐘之后，將醫(yī)用白膠布揭開，露出其中的小縫隙，再粘貼注漿嘴。如果縫隙周邊出現(xiàn)的裂口，則需要用注漿液反復(fù)進(jìn)行涂抹，避免注漿過程中出現(xiàn)漏漿的問題。第二天正式進(jìn)行注漿操作，將注漿液通過注漿嘴壓入到裂縫之中，直到漿液從相鄰的注漿嘴中流出，就可以將補(bǔ)縫器拔出，然后再用鋁鉚釘進(jìn)行封堵。為了確保注漿液的密實(shí)度，在完成注漿后的半小時(shí)后，可以進(jìn)行二次注漿，以便進(jìn)一步提高注漿質(zhì)量。

3.6.3 表面覆蓋法。如果縫隙的寬度在0.2mm以下，則可以通過表面涂膜的方式來進(jìn)行修補(bǔ)，從而提高混凝土構(gòu)件的耐久性和防水性。一般情況下，根據(jù)混凝土所處的環(huán)境，在進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)一般會(huì)采用聚合物薄膜﹑聚合物水泥膏或者彈性涂膜防水材料等等。在施工時(shí)，首先需要先將混凝土的表面進(jìn)行清理，將附著物清除，再用水進(jìn)行沖刷，當(dāng)完全干燥之后，將樹脂填充材料填入到混凝土表面的氣孔之中，然后再在混凝土表面上涂抹上修補(bǔ)材料。

4 結(jié)束語

綜上所述，在水利工程的混凝土施工過程中，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)裂縫產(chǎn)生原因的分析，并采取有效的措施進(jìn)行防范和處理，這樣才能夠進(jìn)一步提高混凝土施工的質(zhì)量，減少因?yàn)榛炷亮芽p帶來的風(fēng)險(xiǎn)因素。