水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術(shù)

于瑞昊

安徽水利開發(fā)有限公司 安徽 蚌埠 233000

引言

近幾年，國家提高了對民生項目的重視，開展了許多水利工程的建設(shè)，而對于水利工程而言，混凝土施工是其施工活動中的關(guān)鍵內(nèi)容，混凝土施工質(zhì)量決定著整個工程項目結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度﹑安全性以及使用壽命。盡管隨著國內(nèi)水利工程建設(shè)數(shù)目的逐漸增加﹑規(guī)模越來越大，國內(nèi)所掌握的混凝土施工技術(shù)取得了一定的進(jìn)步，不過由于水利工程的施工條件大多較為特殊，而且施工環(huán)境也通常較為惡劣，同時還對施工質(zhì)量具有較高的要求，導(dǎo)致混凝土施工技術(shù)的管控成為一項十分重要的任務(wù)，裂縫是混凝土施工中較常出現(xiàn)的一類質(zhì)量缺陷，必須要深入分析裂縫的形成原因，針對裂縫采取有效的控制措施。

1 水利工程混凝土裂縫類型

1.1 塑性收縮裂縫

在進(jìn)行混凝土施工作業(yè)時，其中會含有一定量的水分，而隨著施工活動的推進(jìn)，這部分水分會逐漸流失，由此引起混凝土出現(xiàn)收縮反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生塑性收縮裂縫。在水利工程中，砼的塑性收縮裂縫一般是在砼徹底凝固之前所形成的，一般是由于在砼凝固的過程中遭受到陽光的強(qiáng)烈照射，或者是施工現(xiàn)場受到強(qiáng)風(fēng)的作用，從而導(dǎo)致混凝土表部水分進(jìn)行汽化揮發(fā)，促使砼內(nèi)外部承受的壓力比無法保持均衡狀態(tài)[1]。此種裂縫通常表現(xiàn)成中間寬﹑兩側(cè)窄，此種混凝土結(jié)構(gòu)狀態(tài)是無法達(dá)到工程施工要求的，會給后續(xù)施工活動開展的安全性帶來一定威脅。

1.2 溫差裂縫

所謂的溫差裂縫也就是因為混凝土施工作業(yè)中環(huán)境溫度發(fā)生變化，由此所形成的裂縫。作業(yè)人員在施工期間，未能做到對砼表部與內(nèi)部溫度的良好把控，使得內(nèi)外部出現(xiàn)嚴(yán)重溫差，不利于水利工程項目的整體建設(shè)質(zhì)量。當(dāng)對混凝土實行澆筑與養(yǎng)護(hù)期間，極易出現(xiàn)溫差裂縫，這是因為砼的主要構(gòu)成材料是水泥，而水泥是一種會因為水化熱反應(yīng)而迅速產(chǎn)生大量熱量的材料。在施工階段，混凝土表部的熱量能夠立即散發(fā)，所以表部溫度可以較短的時間降低，不過其內(nèi)部熱量徹底散發(fā)就要經(jīng)歷較長時間，而且如果經(jīng)過比較長的時間仍舊未能有效散發(fā)時，則會逐漸聚積下來，使得混凝土內(nèi)外部溫差超出臨界值，由此形成了溫差裂縫。

1.3 干縮裂縫

施工人員在將混凝土施工任務(wù)充分完成以后，便要對其開展養(yǎng)護(hù)工作，從而提升砼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度，加強(qiáng)水利工程建設(shè)質(zhì)量。當(dāng)砼養(yǎng)護(hù)完畢以后的兩周內(nèi)，這一時間段出現(xiàn)干縮裂縫的概率最大。如果工作人員在開展養(yǎng)護(hù)工作時未能嚴(yán)格遵守相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)規(guī)定，把每一處細(xì)節(jié)任務(wù)加以落實，或者是受到自然環(huán)境因素的影響，最終導(dǎo)致砼內(nèi)部水分流失太多，由此出現(xiàn)大面積干縮的問題。此時，若是砼干縮過程中產(chǎn)生了較強(qiáng)的應(yīng)力，便可能形成干縮裂縫，此種裂縫一般呈網(wǎng)狀，會導(dǎo)致砼結(jié)構(gòu)的抗壓﹑抗?jié)B性能下降，更會導(dǎo)致砼結(jié)構(gòu)的使用壽命下降，影響了水利工程的實際使用價值。

1.4 沉陷裂縫

在進(jìn)行混凝土施工作業(yè)時，時常出現(xiàn)不均勻沉降問題，此問題會進(jìn)一步引起沉降裂縫的形成，使得地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降，在后期工程施工期間，還有可能對工程結(jié)構(gòu)的安全性帶來威脅。一些作業(yè)人員在日常施工中未能對軟土地基進(jìn)行有效處理，導(dǎo)致整體地基強(qiáng)度較差，導(dǎo)致地基容易發(fā)生沉降。相較于其他幾種裂縫類型而言，沉降裂縫一般具有更大的深度，且其寬度取決于沉降地基的深度﹑方向，另外，還會在其他因素的干擾下發(fā)生一定變化。

2 水利工程施工中混凝土裂縫控制技術(shù)

2.1 預(yù)防混凝土裂縫產(chǎn)生的措施

2.1.1 關(guān)于施工材料的質(zhì)量控制?；炷恋氖┕げ牧现饕怂喋p砂石﹑水以及各種外加劑。若想得到性能符合施工目標(biāo)的混凝土，就要對以上材料按照合適的比例加以混合﹑攪拌，而且在混合時要注意各種材料投放的次序與數(shù)量，如果對于材料的配比控制不當(dāng)，就會對混凝土質(zhì)量帶來重大影響。

2.1.1.1 水泥的選取。在進(jìn)行水泥材料的挑選時，必須要詳細(xì)了解市面上的各種水泥種類及對應(yīng)的性能﹑特征，挑選符合工程項目施工方案的水泥。通常，在進(jìn)行水利工程建設(shè)時，大多是使用高標(biāo)號的水泥，這樣能夠提高混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，取得良好的施工效果[2]。

2.1.1.2 細(xì)骨料砂石的選取。當(dāng)進(jìn)行此種材料的挑選時，重點要關(guān)注雜質(zhì)含量，即必須要選取含泥比例較低的砂石材料。而且必須要對砂石材料進(jìn)行仔細(xì)的檢測，了解其中是否含有有害物質(zhì)，如果存在有害物質(zhì)，則嚴(yán)格禁止使用，以此確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.1.3 粗骨料與石子的選取。當(dāng)進(jìn)行粗骨料的挑選時，要優(yōu)選含泥比例較低的，而且粒徑﹑顆粒級配也是需要重點關(guān)注的方面，通過將各方面要求都切實滿足，在此基礎(chǔ)上所建成的混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量才更加可靠。而在進(jìn)行石子的挑選時，特別是進(jìn)行受力部位石子的挑選時，不可選用白云石﹑石灰石，這是由于此種石子有經(jīng)過煅燒，自身強(qiáng)度較差。另外，還要注重石子的直徑，需選取直徑大約在2cm的石子。

2.1.1.4 外加劑的選取。在挑選外加劑之時，一定要重點考慮外加劑的性能﹑質(zhì)量特征，還要做好生產(chǎn)廠商資質(zhì)的核查，檢查相應(yīng)的合格證書等，確保所選用的外加劑符合混凝土施工要求。

2.1.2 地基和混凝土剛性控制。混凝土材料自身強(qiáng)度是決定砼施工質(zhì)量的一項重要因素，如果混凝土強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，就可能會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。若工程地基土質(zhì)相對疏松，也容易產(chǎn)生裂縫。針對這種現(xiàn)狀，相關(guān)施工企業(yè)應(yīng)該對裂縫寬度進(jìn)行一定的控制，降低混凝土裂縫出現(xiàn)的概率，確保水利工程穩(wěn)定性能﹑使用壽命等不會受到影響。施工期間，作業(yè)人員必須要對配筋實行加固處理，以保證砼具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。在進(jìn)行地基操作時，施工人員應(yīng)該首先進(jìn)行加固處理，然后進(jìn)行模板作業(yè)，并對模板支撐力進(jìn)行控制，確保地基承載能力均勻。因為地基的穩(wěn)定性對混凝土結(jié)構(gòu)具有一定的影響，若地基不穩(wěn)，就可能造成混凝土結(jié)構(gòu)在水流沖擊下被嚴(yán)重破壞[3]。

2.1.3 施工溫度控制。水泥水化熱是引起砼施工溫度波動的一項關(guān)鍵原因，施工企業(yè)參與施工時的各項性能要求，應(yīng)多選取低水化熱的水泥進(jìn)行施工，減少混凝土攪拌時散發(fā)的熱量。在對混凝土進(jìn)行攪拌之前，要利用冷水沖洗碎石，降低其附帶的熱量。施工企業(yè)要采取合適的施工時間節(jié)點和澆筑方法。一般情況下，會將澆筑時間定在上午的7點至10點和下午的4點至6點，以免在高溫氣候條件下施工，有利于降低砼結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫度差。實際澆筑施工時，采取分層澆筑法，以此提高砼的散熱效果。如果水利工程項目中涉及大體積砼，則要對其內(nèi)部設(shè)置冷卻水管，以促進(jìn)砼內(nèi)外溫度差與內(nèi)部應(yīng)力的降低，防止形成裂縫。

2.1.4 開展養(yǎng)護(hù)工作。保障混凝土施工質(zhì)量的一項重要前提就是落實養(yǎng)護(hù)管理工作，而這也是防止裂縫形成的一項重要措施。其一，要對砼構(gòu)件采取必要的保溫措施，并進(jìn)行有效的防曬，防止因為內(nèi)外溫差問題而形成裂縫。其次，工作人員必須要結(jié)合施工要求與相應(yīng)規(guī)范開展養(yǎng)護(hù)工作，可通過鋪設(shè)草席﹑塑料薄膜的方式來進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。若想有效規(guī)避人為因素對混凝土質(zhì)量的干擾與對其造成的損壞，就要安排專人負(fù)責(zé)看護(hù)。

2.2 治理產(chǎn)生混凝土裂縫的措施

2.2.1 混凝土置換技術(shù)。此項技術(shù)只能應(yīng)用在混凝土澆筑期間已產(chǎn)生的裂縫，將原本的質(zhì)量不合格的砼材料予以清除，替換成質(zhì)量合格的材料，防止因為裂縫的存在而使得砼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量下降。此種治理裂縫的技術(shù)主要優(yōu)點在于，能讓砼結(jié)構(gòu)截面強(qiáng)度與抗剪性能獲得提高，最終置換效果不會對結(jié)構(gòu)凈空數(shù)據(jù)造成影響。但同時也存在缺點，即置換處理時需要花費較長的時間，對于時間要素的把控具有較高要求，而且進(jìn)行置換的部位不得承受過高壓力，在其他結(jié)構(gòu)位置若想采取此種置換技術(shù)，則要結(jié)合施工現(xiàn)場展開綜合評估，否則難以取得理想效果[4]。

2.2.2 鋼材料粘貼技術(shù)。此種技術(shù)比較適合運用在低承載力砼結(jié)構(gòu)位置的裂縫中，特別是用于進(jìn)行正截面受壓/拉位置﹑斜截面裂縫的修復(fù)具有突出優(yōu)勢。具體要點如下：首先，將合適的鋼板材料貼附于結(jié)構(gòu)表部，以此提高結(jié)構(gòu)承載力，并同步做好裂縫的修復(fù)；其次，粘貼材料選用纖維增強(qiáng)塑料，此種材料是使用新研發(fā)的膠結(jié)材料進(jìn)行裂縫位置的粘貼，所以粘貼材料和砼結(jié)構(gòu)能夠形成同一工作面，促使結(jié)構(gòu)的承載性能大幅增強(qiáng)。對混凝土裂縫進(jìn)行粘貼修復(fù)，主要技術(shù)優(yōu)點便是：能夠同時提高結(jié)構(gòu)耐腐蝕與防潮能力，不會讓結(jié)構(gòu)自身質(zhì)量明顯的增加，并且耐久性較佳，不用進(jìn)行頻繁維護(hù)。

2.2.3 充填法。充填法也就是順著裂縫結(jié)構(gòu)的方向，把裂縫開鑿處理成U/V形凹槽，再利用一些具有較強(qiáng)密封效果的材料實行填充，此種方式一般運用在裂縫寬度超過0.5mm的情形。

2.2.4 注入法。注入法也就是往裂縫之中灌入適量的漿料，期間需要用到真空吸入法或是灌漿法。不過灌漿法只適合應(yīng)用在寬度小﹑深度大的砼裂縫中，所注入的漿料通常是甲基丙烯酸甲酯液﹑環(huán)氧樹脂或者是水泥漿等，由于這些漿料較為特殊，具有固化的效果，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對裂縫的有效加固。而真空吸入法則是利用真空泵裝置排除裂縫內(nèi)的空氣，從而讓裂縫內(nèi)部保持真空狀態(tài)，然后把漿料注入，此方法下較常使用的漿料為：彈性聚氨酯漿材﹑水泥漿料等。

2.2.5 裂縫修補(bǔ)技術(shù)。若是水利工程砼結(jié)構(gòu)存在裂縫，則要采取合適的技術(shù)將裂縫部位有效修復(fù)，讓砼結(jié)構(gòu)安全性有所保障。主要操作要點為：①小裂縫修復(fù)。若是砼結(jié)構(gòu)裂縫寬度為0.3-3mm范圍內(nèi)，并且剝落程度較為輕微，則比較適合使用黏結(jié)劑灌漿法。結(jié)合實際情況挑選合適的鉆具﹑注漿嘴和噴嘴，所要使用的施工材料是環(huán)氧樹脂，將此材料往裂縫中灌入，可采取直接或間接兩種作業(yè)方法，以裂縫的有效修復(fù)為基本目標(biāo)，直至混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與穩(wěn)固性滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；②若是砼結(jié)構(gòu)局部裂縫寬度大于3mm，則在修復(fù)之前先對裂縫性質(zhì)﹑嚴(yán)重程度展開仔細(xì)觀察分析，結(jié)合實際需求制定修復(fù)方案。若是裂縫不屬于斷裂型，便要先將裂縫部位的混凝土材料進(jìn)行剝離，剝離范圍為12cm，剝離走向要和裂縫處于平行狀態(tài)，深度值則要控制在10cm左右，將鋼筋安設(shè)在和裂縫處于垂直方向的位置，圓鋼放置在和裂縫處于平行的位置，緊緊捆扎形成鋼筋網(wǎng)，讓裂縫最終呈現(xiàn)為條塊形狀，以此滿足砼材料在對應(yīng)區(qū)域的涂抹條件[5]；③若是砼裂縫是斷裂型的，且程度不太嚴(yán)重，則要先將裂縫周圍大約15cm的部位進(jìn)行凹槽切割，并讓將切割深度達(dá)到結(jié)構(gòu)厚度的1/2，切割完畢后在對凹槽底部進(jìn)行鉆孔，并對凹槽進(jìn)行充分的清理，把鋼材以合適的方式放置在鉆孔中，使用砂漿進(jìn)行填補(bǔ)，以此完成裂縫的修補(bǔ)工作。

3 結(jié)束語

水利工程施工建設(shè)中混凝土占有重要地位，混凝土工程質(zhì)量優(yōu)劣決定著整個工程項目的質(zhì)量。而裂縫是混凝土中較常出現(xiàn)的一類質(zhì)量問題，必須要對其提高重視，采用合適的工具﹑設(shè)備與高質(zhì)量的建材，有效防控裂縫的形成，并對裂縫進(jìn)行及時修補(bǔ)，以此提升混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，同時促使水利工程取得更好的建設(shè)效果。