水利施工工程混凝土裂縫控制技術
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摘要：社會在不斷發(fā)展，我國的水利工程也在不斷完善，作為水利工程最重要的材料之一，混凝土對整個水利工程的建設質量有著十分深遠的影響。如果混凝土出現裂縫或者是破損現象，會對混凝土整個結構造成負面影響，其承載能力會受損，安全事故也更容易發(fā)生，極容易造成財產以及人身損失。對于水利工程來說，混凝土裂縫是最常見的病害，也是需要重點關注并且解決的問題之一。因此，分析水利工程施工進程中混凝土的裂縫產生原因及其對應的控制措施，是水利工程獲得可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一。
水利工程要想獲得圓滿完工，需要消耗較多的混凝土，而部分小型的水閘系統承載力都是借助鋼筋混凝土結構而獲得支撐。但是在實際施工時會出現較多不確定的因素，對最終的混凝土質量造成影響，混凝土也會出現不同程度的裂縫。這種裂縫會對最終的結構造成負面侵蝕，對整個水利工程的結構也會產生不良影響。鑒于此，在開展水利工程建設時，一定要重視混凝土裂縫問題，根據實際情況開展具有針對性的控制措施。
1.水利工程中混凝土裂縫產生的原因
1.1沉降裂縫
在施工時如果振動不夠充分，會導致混凝土局部發(fā)生不密實情況，如果震動的時間過長，也會讓石子進入到混凝土下部，面上的水泥將會出現堆積。水泥在發(fā)生硬化之前，混凝土內的拌合物會出現沉降現象，因此也會出現早期沉降裂縫。一般來說，在澆筑后的1-3h內是裂縫的高發(fā)時間段，最常發(fā)生的部位為沿梁、板上部，鋼筋振動時鋼筋會被擾動，其對應的位置也會發(fā)生改變；構建對應的保護層未獲得足夠厚度；拆模時間過早；模板發(fā)生支撐下沉；在硬化初期，環(huán)境過于干燥，出現脫水與凍害現象。上述情況都是導致混凝土發(fā)生裂縫的最主要因素。
1.2混凝土干縮裂縫
如果混凝土處于未飽和的空氣當中，其水分會發(fā)生散失，體積收縮而產生干縮現象，產生這種現象最核心的原因就是水灰比以及骨料特性。對于混凝土干縮現象來說，粒形、最大粒徑以及表面結構都是導致這種現象發(fā)生的主要因素，其中骨料的彈性模量是當下影響干縮現象產生的最重要因素。當骨料用量保持不變時，如果水灰比越大，對應的干縮性也就越強。
1.3塑性收縮裂縫
所謂塑性收縮裂縫，是指由于泌水、沉降等原因引起的一種裂縫類型，一般在終凝之前最為明顯。造成這種裂縫類型的原因較多，比如原材料、養(yǎng)護、溫度以及濕度等。利用河砂制成的混凝土比利用山砂配制的混凝土泌水情況有所增加，且表面的硬度增長速度較慢。比較容易受到風吹因素影響，這種情況一般常見于天氣干熱、高溫、多風等天氣，在施工時也沒有對混凝土表面進行保溫處理，導致混凝土表面出現脫水時間過快，內部產生的應力過大導致發(fā)生開裂現象。
1.4季節(jié)性溫差裂縫
溫差裂縫最主要的原因就是混凝土當中的凍害因子，結冰而產生壓力。這種現象一般會從溫度較低的混凝土表面開始，從毛細孔的水先著手結冰，然后水分結冰而發(fā)生的膨脹現象。結冰的部分逐漸會向未結冰的部分逐漸擠壓式為受凍的混凝土，產生內部移動現象。如果產生的壓力大于混凝土本身所承載的最大抗拉強度，那么對于混凝土來說起就面臨著劣化，進而產生溫差裂縫。一般我們可以采用引氣減水劑或引氣劑對這種現象進行處理，通過產生互不相連的不同氣泡，緩解凍融時產生的不平衡壓力，防止混凝土發(fā)生裂化以及裂縫現象。
2.水利工程施工中混凝土裂縫對整個工程造成的影響
2.1強度降低
混凝土結構對整個水利工程的完工質量有著重大影響，會對其承力系統以及圍擋系統造成負面影響，如果出現裂縫會對整個結構造成影響。此外，由于水利工程的特殊性，混凝土在長時間浸泡水之后，其表面也會發(fā)生不同程度的脫落，容易滲入圍擋的水，整個水利系統的強度也面臨考驗，嚴重時甚至會由于結構問題而發(fā)生坍塌現象。此外，如果混凝土含水量出現上升，整個混凝土結構也會面臨逐漸被侵蝕的情況，整個水利工程的運行強度也會受到不同影響。2.2滲漏嚴重對于水利工程來說，如果其涉及的混凝土結構被滲入水分，其結構的耐久性也會面臨重大考驗。從實際情況來看，我國大部分的小型水閘在施工時都會利用鋼筋混凝土的方式對對應的應力承受質量進行保證。如果出現滲漏會腐蝕整個鋼筋，也會對整個水利工程的壽命、運行質量造成不可逆的影響。
2.3運行壽命下降
一般來說，水利工程在施工以及設計時，其對應的使用壽命都會面臨較高要求，如果混凝土發(fā)生結構裂縫，那么混凝土的結構吸水性也會隨之而發(fā)生改變，強度也會受到不同程度影響。鋼筋混凝土的裂縫現象會讓整個混凝土結構面臨考驗，由于裂縫現象而發(fā)生的質量問題也會影響混凝土結構的最終壽命。如果裂縫情況較為嚴重，甚至會讓水利工程面臨潰提這樣的嚴重事故，帶來的生命財產損失也是無法估量的。
3.水利施工中混凝土裂縫的控制
3.1要加強溫度方面的控制
在選擇原材料時，盡量選用中熱或是低熱水泥，比如粉煤灰水泥或者是礦渣水泥；利用干硬性混凝土摻雜對應混合料，減少混凝土的水泥用量。其中水泥用量結果最佳為450kg/m3以下，適當降低水灰比，最佳比例應控制在0.6以下。通過埋設水管的方式注入冷水，達到降溫目的，這樣也能有效減少混凝土表面存在的內外差。
3.2要采用合理的施工方法
第一，拌制混凝土。在拌制之前一定要精準計算對應的原材料，控制混凝土的出機塌落度，降低拌合物的最終出口溫度。第二，控制混凝土澆筑過程中的質量問題。在具體澆筑時一定要保證振搗密實，均勻一致，間距均勻。不管是振搗范圍還是振搗力波，一定要保持最佳狀態(tài)，當澆筑環(huán)節(jié)完成以后，盡量對其表面進行抹平壓實處理，這樣也能有效減少表面發(fā)生裂縫的幾率。此外，在澆筑混凝土時一定要根據分層澆筑的方式，實施分層流水振搗。這樣也能有效減少中向施工縫的產生，提升整個結構的抗剪性能，使結構能夠保持穩(wěn)定。最后，在澆筑時要盡量選擇太陽輻射較小的時間段開展，如果工程在夏季，那么也應該避開正午高溫時間段。
3.3要精心選擇混凝土材料
在選擇水泥時，盡量選用收縮性較低的水凝，并根據水泥強度、混凝土強度等具體情況進行合理搭配。一般來說，選用的水泥強度應該要比混凝土強度大一個等級。比如如果我們配置C30的混凝土，那么使用的水泥強度最佳為42.5，這樣的水灰比才能更加合理精準。我們一定不能為了追求經濟效益選擇高標號水泥，一定要讓水灰比控制在合理范圍之內。
3.4要精心選擇處理工藝
處理工藝中有一種較為明顯的方法，就是表面處理法，該方法主要包括表面貼補法與表面涂抹法等。第一，表面貼補法比較適用于大面積的漏水情況；而表面涂抹法的最佳適用范圍是把漿材通過灌入的方式，實施到部分較細而淺的裂縫當中。這些裂縫主要為深度未涉及到鋼筋表面的裂縫、不伸縮裂縫、不漏水裂縫以及不活動裂縫。其次，填充法。這是對裂縫直接進行修補填充的一種直接方式，在實際作業(yè)時一般適用于裂縫較寬的裂縫類型，這種方式最顯著的優(yōu)勢就是費用低、操作簡單。如果裂縫的寬度小于0.3且深度較淺，如果利用灌漿法則無法達到最佳效果。最后，灌漿法。這種方法的應用范圍十分廣泛，不管是細微裂縫還是寬度較大的裂縫，都可利用此種方法獲得較好處理。3.5要加強精心養(yǎng)護管理《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》中明確規(guī)定，混凝土的濕潤養(yǎng)護時間不得低于28天。一般來說，如果混凝土在澆筑后的24小時左右，其內部的溫度可達到33℃，在此之前的階段可稱作是前期養(yǎng)護階段。在該階段，不能人為拆除鋼筋模板，也不能直接對其表面進行灑水降溫處理，可以利用加蓋節(jié)水保濕養(yǎng)護膜的方法達到保濕降溫等目的。但是由于水分蒸發(fā)的速度較快，工作人員要經常揭開薄膜進行查看。如果需要，應對其進行及時補水處理。當表面強度達到既定標準以后，工作人員夜色開始實施全天養(yǎng)護28天，直到內部溫度保持在18℃以下。在對比實驗中，我們也可以發(fā)現實施灑水降溫處理的混凝土表面發(fā)生的裂縫現象，遠比未實施灑水降溫的混凝土表面產生的裂縫現象要少很多。
4.結語
綜上所述，混凝土發(fā)生結構裂縫的原因有很多，主要包括環(huán)境溫度、混凝土配比以及后期養(yǎng)護工作等?；炷亮芽p現象的發(fā)生，對混凝土最終的運行壽命、防滲性以及整個結構強度都會造成重大影響，在開展水利工程施工時，一定要用更加行之有效的方法控制裂縫現象產生，比如降低水泥含量、選擇合適的原材料、強化后期養(yǎng)護工作等，避免發(fā)生混凝土裂縫現象，使水利工程的混凝土施工質量以及結構能夠得到有效保障。
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作者：王志勇 單位：新疆兵團勘測設計院
