水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術(shù)分析

殷紅云 宮超

1.惠民縣城鄉(xiāng)水務(wù)發(fā)展服務(wù)中心 山東 濱州 251700；

2.惠民縣恒安水利工程有限責(zé)任公司 山東 濱州 251700

引言

對于水利工程而言，要想保證施工能夠順利完成，混凝土的使用和耗費(fèi)是不可避免的。以部分小型的水閘系統(tǒng)為例，其承載力的來源主要依托的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。但是在實(shí)際進(jìn)行水利工程施工的時候，會受到很多不確定因素的影響。面對這種狀況和局面，必須要加大對水利工程施工中混凝土裂縫問題的重視，結(jié)合水利工程的實(shí)際情況，開展帶有針對性的各種控制措施。

1 水利工程施工中混凝土裂縫對整個工程造成的影響

水利工程施工中混凝土裂縫對整個工程造成的影響主要體現(xiàn)在三個方面，其一是使整個水利工程的強(qiáng)度降低?；诨炷两Y(jié)構(gòu)對整體水利工程的質(zhì)量有重大影響，以對承重及密封系統(tǒng)的負(fù)面影響為主要表現(xiàn)。一旦出現(xiàn)裂縫，就會對整體結(jié)構(gòu)造成不同程度的負(fù)擔(dān)。此外，水利工程本身具有一定的特殊性，如果將混凝土在水中放在的時間過長，那么其表面就不可避免的出現(xiàn)脫落的情況，并且很容易滲入擋水墻內(nèi)，進(jìn)而影響整個水利系統(tǒng)的強(qiáng)度。

其二，出現(xiàn)嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象。在嚴(yán)重的情況下，甚至可能由于結(jié)構(gòu)問題使整個水利工程倒塌。此外，如果水利工程施工中混凝土含水量增加，那么整個混凝土結(jié)構(gòu)亦會逐漸受到侵蝕，影響整個水利工程的運(yùn)作強(qiáng)度。水利工程滲漏嚴(yán)重，如混凝土結(jié)構(gòu)吸收水分，其耐久性亦會受到重大考驗(yàn)。結(jié)合我國水利工程施工的實(shí)際情況，我國大部分小型水閘都會采用鋼筋混凝土的方式進(jìn)行施工，其目的在于確保相應(yīng)的受力質(zhì)量。如果發(fā)生泄漏，那么必然會腐蝕整根鋼筋，從而對整個水利工程的使用壽命和運(yùn)作質(zhì)量造成不可估量的負(fù)面影響。

其三是使整個水利工程的運(yùn)行壽命減少。通常情況下，水利工程在建造及設(shè)計階段，會嚴(yán)格要求使用壽命。在混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的狀況，還會影響到混凝土結(jié)構(gòu)的吸水性能，并且強(qiáng)度在不同程度上受其危害。從本質(zhì)上來講，鋼筋混凝土裂縫現(xiàn)象考驗(yàn)的是整個混凝土機(jī)構(gòu)的堅實(shí)程度，如果裂縫導(dǎo)致了水利工程質(zhì)量層面的問題，那么最終整個工程的使用壽命也無法得到保證。同時，當(dāng)水利工程施工中產(chǎn)生了嚴(yán)重的裂縫問題，足以造成水利工程事故，其中帶來的生命和財產(chǎn)的損失也是無法預(yù)測的。

2 水利工程施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

2.1 受到外界環(huán)境的影響，很容易出現(xiàn)季節(jié)性溫差裂縫

由于受到混凝土特性的影響，水利工程施工在外界溫濕度的變化的情況下，整體的質(zhì)量很容易受到影響。假設(shè)水利工程施工的時候，整體的環(huán)境溫度都不高，那么混凝土表面會產(chǎn)生拉應(yīng)力，進(jìn)而出現(xiàn)混凝土的收縮現(xiàn)象。一旦收縮應(yīng)力相比較而言呈現(xiàn)較大的狀況，那么表面容易產(chǎn)生較大的裂縫[1]?；趯炷翜夭盍芽p產(chǎn)生的主要原因分析，凍害因素在其中的影響做大。一般來講，凍害會從混凝土表面溫度較低開始，先從水冰的孔隙開始，然后水冰發(fā)生膨脹。凍結(jié)部分會逐漸將凍結(jié)的混凝土擠壓到未凍結(jié)部分，造成內(nèi)部的無規(guī)則運(yùn)動。

如果產(chǎn)生的壓力超出了混凝土本身的抗拉強(qiáng)度極限，混凝土劣化現(xiàn)象就無可避免，這樣一來就會產(chǎn)生溫度裂縫。為了使溫度裂縫問題得以解決，常常會依靠引氣減水劑或引氣劑，利用產(chǎn)生的相互之間不能連接在一起的氣泡，對凍融過程中產(chǎn)生的不平衡壓力能夠起到一定的緩解作用，這樣一來就能夠很好地避免混凝土出現(xiàn)開裂和開裂的情況。

2.2 沉降現(xiàn)象的產(chǎn)生容易引發(fā)沉降裂縫

在水利工程施工中，如果振動不能達(dá)到充分的要求和標(biāo)準(zhǔn)，那么就會導(dǎo)致混凝土局部不密實(shí)。在振動時間過長的情況下，就會讓石頭進(jìn)入混凝土底部，這樣一來表面的水泥就會堆積起來。同時，在水泥硬化前，混凝土中的混合料會引起沉降現(xiàn)象，這就是早期沉降裂縫產(chǎn)生的原因。一般來說，對水利工程進(jìn)行澆筑后的1～3h是裂縫發(fā)生率較高的時間沿梁、板的上部都是最容易出現(xiàn)裂縫的地方，一旦鋼筋在振動時會受到干擾，那么其相應(yīng)的位置也會隨之變化[2]。

2.3 水灰比以及骨料特性引起的混凝土干縮裂縫

如果水利工程施工中混凝土處于非飽和狀態(tài)下的空氣中，其水分會喪失、體積收縮，那么就會導(dǎo)致干縮。干縮和水灰比和骨料特性有著密切的關(guān)系，基于混凝土的干縮現(xiàn)象，顆粒形狀、最大顆粒尺寸和表面結(jié)構(gòu)是主要因素，而其中最為主要的因素就是骨料的彈性模量。在保證骨料的彈性模量用量不發(fā)生變化的情況下，水灰比和干縮性之間成正相關(guān)關(guān)系。

2.4 原材料、養(yǎng)護(hù)等引起的塑性收縮裂縫

塑性收縮裂實(shí)質(zhì)上就是由于滲水、沉降等原因造成的一種裂縫，通常在最后凝結(jié)之前是最明顯的。產(chǎn)生這種裂紋的原因有很多，如原材料和養(yǎng)護(hù)。河砂混凝土的滲水量高于山砂混凝土，混凝土表面硬度增長緩慢。在干熱天氣、高溫天氣、大風(fēng)天氣等情況下，容易受到風(fēng)的影響，過大的內(nèi)應(yīng)力會導(dǎo)致開裂。第一，混凝土水泥生產(chǎn)過程中原材料的比例和用水量必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)[3]。然而，一些經(jīng)營者沒有嚴(yán)格按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)制造混凝土，沒有考慮到含砂量和水灰比，因此很難保證混凝土的質(zhì)量。另外，為了使混凝土的制作符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，那么就有必要添加相應(yīng)的外加劑?；趯ν饧觿┑牧私饪芍?，其不僅具有多種多樣的種類，還具備很多不同的特點(diǎn)。如果不能掌握好外加劑的添加，那么混凝土出現(xiàn)裂縫問題也是很常見的；第二，在水利工程施工中養(yǎng)護(hù)工作不到位時，完成混凝土澆筑時，需要進(jìn)行相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)工作，以保證混凝土施工達(dá)到要求的性能。如果混凝土在工程完成后沒有得到適當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)，暴露在陽光下將會導(dǎo)致大量表面水分的流失。在這種狀況下，混凝土的體積也會隨之減小，進(jìn)而影響混凝土的抗拉能力，誘發(fā)混凝土裂縫和塑性變形問題。

3 水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術(shù)分析

3.1 強(qiáng)化溫度方面的控制

為了最大限度內(nèi)解決夏季高溫時期混凝土水分容易蒸發(fā)的問題，夏季在進(jìn)行水利工程施工的時候通常要選擇在早上或者晚上進(jìn)行，這樣能夠使溫差對混凝土帶來的影響降到最低；而在冬季的時候，為了使混凝土不出現(xiàn)裂縫，必要的通風(fēng)和保暖工作也是必需的。為了盡可能減小水利工程施工中內(nèi)部和外部的溫差問題，還要對澆筑的時間有科學(xué)的認(rèn)知和掌握。為了達(dá)到化水利工程施工中混凝土溫度方面的根本目的，還要注重對原材料的選擇，盡可能以中、低熱水泥為宜。同時，還要注重干混凝土與相應(yīng)的混合料之間的混合，使水泥混凝土的用量減少[4]。水灰比也應(yīng)適當(dāng)降低，一般最佳混凝土的水灰比控制在0.60以下。降溫可以通過鋪設(shè)水管注入冷水來實(shí)現(xiàn)的，這也可以有效地減少混凝土表面的內(nèi)部和外部差異；對水利工程混凝土的攪拌工藝進(jìn)行改善和優(yōu)化，將“二次風(fēng)冷”新技術(shù)應(yīng)用其中，達(dá)到降低商品混凝土澆筑溫度的目的。

3.2 使用科學(xué)合理的施工方法

首先，攪拌混凝土。攪拌前要準(zhǔn)確計算相應(yīng)的原料，控制混凝土機(jī)械的坍塌程度，使混合料的最終出口溫度降低。其次，對混凝土澆筑過程中的質(zhì)量問題加以控制。在混凝土澆筑時，必須保證振動密實(shí)、間距呈現(xiàn)均勻的狀況。無論是振動范圍還是振動力波，要以保持最佳狀態(tài)為宜。在實(shí)際的澆注環(huán)節(jié)完成后，對表面進(jìn)行光滑壓實(shí)處理也是不可避免的，其作用是能夠使表面裂紋的發(fā)生機(jī)會降低。此外，對澆筑混凝土的方式進(jìn)行選擇，必須按分層澆筑的方式，主要原因是能夠?qū)崿F(xiàn)分層流動振動，有效地減少施工縫，提高整個結(jié)構(gòu)的抗剪性能，從而保證整個混凝土結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)穩(wěn)定的狀態(tài)。最后，盡可能在澆筑的時候選擇具有較少太陽輻射的時期。以夏季為例，將中午高溫的時間段規(guī)避過去。

3.3 對混凝土的材料進(jìn)行精心挑選

根據(jù)對混凝土裂縫的處理材料的相關(guān)調(diào)查和研究可知，當(dāng)前出現(xiàn)了水泥基滲透結(jié)晶型防水材料和新型灌漿材料這兩種新材料。從水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的角度來講，依托水資源這一載體，利用凝固的滲透和其在微孔和毛細(xì)管中運(yùn)輸作用，促使水化的產(chǎn)生，從而保證不溶性結(jié)晶并與混凝土整體結(jié)合，以求在水利工程施工建筑防滲修補(bǔ)中具有良好的效果[5]?；趯λ噙x擇的考慮，盡量選擇收縮較低的水泥，并根據(jù)水泥的混凝土強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度等具體條件進(jìn)行合理配制。一般來說，所選擇的水泥強(qiáng)度大于混凝土強(qiáng)度一級是最為合適的。

3.4 結(jié)合實(shí)際情況，選擇合適的裂縫處理技術(shù)

混凝土裂縫的處理有一種明顯的方法，即表面處理技術(shù)。表面處理技術(shù)較為簡單，但是這兩者的適用情況存在一定的差異。表面貼片法在大面積的滲漏水情況下適用，而表面涂抹法則通過灌漿進(jìn)入的方式，實(shí)施了一些較小和較淺的裂縫。這些裂紋主要是深度不涉及表面的裂紋、非膨脹裂紋、非滲漏裂紋和非活性裂紋。其次，灌裝方法。這是一種直接修補(bǔ)和填補(bǔ)裂縫的方法，最大的優(yōu)點(diǎn)是成本低，操作簡單。當(dāng)裂縫寬度小于0.3且深度淺時，注漿法不能達(dá)到最佳效果。最后，灌漿技術(shù)。近年來，在水利工程施工中控制混凝土裂縫的注漿技術(shù)引進(jìn)了一種來自日本的“壁可”注漿技術(shù)，將其運(yùn)用在水利工程施工中，以求達(dá)到提升灌漿質(zhì)量的目的。

3.5 做好相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)管理工作

根據(jù)對《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的了解可知，混凝土的濕養(yǎng)護(hù)時間不得少于28d。一般來說，如果混凝土經(jīng)過24h左右，其內(nèi)部溫度可以達(dá)到33℃，這一階段之前可以稱為預(yù)養(yǎng)護(hù)階段[6]?，F(xiàn)階段，加筋模板不能人工拆除，也不能直接噴涂在表面進(jìn)行冷卻處理，可用于覆蓋節(jié)水保濕膜，達(dá)到保濕降溫的目的。但由于水分蒸發(fā)迅速，在有必要的情況下，還要及時補(bǔ)充水處理。通過對其進(jìn)行試驗(yàn)對比，經(jīng)水冷處理的混凝土表面裂縫明顯少于未經(jīng)水冷處理的混凝土表面裂縫。

4 結(jié)束語

綜上所述，基于對水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術(shù)分析可知，在符合相關(guān)施工要求和標(biāo)準(zhǔn)對的情況下，采取強(qiáng)化溫度方面的控制、使用科學(xué)合理的施工方法、對混凝土的材料進(jìn)行精心挑選、結(jié)合實(shí)際情況，選擇合適的裂縫處理技術(shù)、做好相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)管理工作等方式和方法，以提升水利工程施工建設(shè)的質(zhì)量。