水利工程施工中砼裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施探討

李建新

摘要：在水利工程施工中，砼若產(chǎn)生裂縫，將直接影響水利工程的質(zhì)量，小則耐久性收到影響，大則發(fā)生工程事故，所以砼裂縫在水利工程中應(yīng)該高度重視。本文將分析水利工程施工中砼裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施。

關(guān)鍵詞：水利工程；施工；混凝土；裂縫；原因；防治措施

1.砼裂縫產(chǎn)生的原因

水利工程施工中，混凝土產(chǎn)生裂縫會(huì)使混凝土內(nèi)部的鋼筋發(fā)生腐蝕，降低鋼筋砼結(jié)構(gòu)的承載力、耐久性和使用壽命，甚至?xí){到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此，在水利工程中，應(yīng)對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，并采取有針對(duì)性的防治措施以便預(yù)防混凝土裂縫，保證水利工程的安全。

通過(guò)大量的工程實(shí)踐，我發(fā)現(xiàn)水利工程施工中砼裂縫產(chǎn)生的原因如下：

1.1溫度差引起的裂縫

溫差裂縫是由于混凝土內(nèi)部和表面之間產(chǎn)生溫度差所引起的，溫差產(chǎn)生的原因是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過(guò)大，分兩種情況：；在內(nèi)外溫度正負(fù)交替過(guò)程中，混凝土微孔中的水成為結(jié)冰或過(guò)冷的水，體積膨脹產(chǎn)生凍脹壓力，過(guò)冷的水遷移產(chǎn)生滲透壓力，當(dāng)兩者的附加作用力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就遭受破壞。溫差裂縫主要有三種情況：（1）一是在混凝土初凝的過(guò)程中，大體積混凝土外部散熱快，溫度低，而內(nèi)部由于混凝土體積大，熱量不能及時(shí)散發(fā)出去，所以溫度偏高，引起溫差；（2）二是終凝的混凝土內(nèi)部溫度恒定，但是外部由于天氣較熱，溫度較高而引起混凝土外部溫度升高，從而產(chǎn)生溫差；（3）混凝土拆模前后，混凝土表面的溫度會(huì)急速下降，裂縫產(chǎn)生。施工中的大體積混凝土，主要是由于溫差產(chǎn)生裂縫，諸如水工大壩、分洪閘、攔河壩等體積水工混凝土更易發(fā)生此類(lèi)裂縫。

1.2砼收縮引起的裂縫

混凝土在凝固的過(guò)程中，會(huì)散發(fā)熱量并蒸發(fā)，這是引起混凝土體積收縮的主要原因，尤其對(duì)于大體積的混凝土。如果屬于大面積混凝土，在收縮時(shí)互相牽制，受到約束，就會(huì)自然的形成收縮應(yīng)力，當(dāng)這種應(yīng)力超出當(dāng)時(shí)混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫。裂縫是水工結(jié)構(gòu)混凝土最常見(jiàn)的病害之一。裂縫的產(chǎn)生，必然影響水工混凝土的耐久性，而且是首要影響因素；裂縫的出現(xiàn)，多數(shù)在施工期就存在，有的雖然在施工期以后，也多在運(yùn)行初期5～10年以?xún)?nèi)，不是由于運(yùn)行期長(zhǎng)工程老化問(wèn)題，而是早期的問(wèn)題。裂縫的存在直接降低了混凝土抗拉性能，同時(shí)裂縫也會(huì)導(dǎo)致有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部，造成鋼筋銹蝕，甚至導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞。對(duì)于水庫(kù)大壩蓄水發(fā)電和灌溉農(nóng)田來(lái)說(shuō)，擋水混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫會(huì)直接引起滲漏，如果滲漏量達(dá)到一定程度，就直接影響工程的蓄水能力，影響發(fā)電及灌溉，給人們帶來(lái)不便；對(duì)于混凝土重力壩來(lái)說(shuō)，如果裂縫達(dá)到一定程度，會(huì)引起壩體揚(yáng)壓力的急劇增長(zhǎng)，壩體的抗滑能力降低，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震非常不利，甚至?xí)?duì)整個(gè)壩體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全造成嚴(yán)重威脅。

2.水工砼裂縫的防治措施

2.1控制混凝土的配合比

采集原材料進(jìn)行試拌，盡可能地減少水泥用量，提高水灰比，但是水灰比要控制在0.5以?xún)?nèi)。添加I級(jí)粉煤灰，粗骨料采用二級(jí)配。摻入適量的粉煤灰對(duì)改善混凝土的和易性、降低溫升、減少收縮、提高抗侵蝕具有良好的作用。在裂縫易發(fā)生部位如孔洞周?chē)约稗D(zhuǎn)角處增加鋼筋，從而讓鋼筋代替混凝土承擔(dān)拉應(yīng)力，這樣可以有效的控制裂縫的發(fā)展。為了避免裂縫的出現(xiàn)，在設(shè)計(jì)中利用中低強(qiáng)度的水泥充分利用混凝土的后期強(qiáng)度。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要特別注意降低結(jié)構(gòu)的約束度。對(duì)于混凝土中鋼筋保護(hù)層的厚度應(yīng)當(dāng)盡量取較小值，因?yàn)楸Ｗo(hù)層的厚度愈大愈容易發(fā)生裂縫。對(duì)于大體積砼的澆搗，不應(yīng)采用鋁酸鹽水泥，因?yàn)殇X酸鹽水泥初凝時(shí)間短，散熱量大。

2.2加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)措施

在混凝土拆模后要掛草簾或鋪草、鋪麻袋澆水，以便養(yǎng)護(hù)保濕。剛澆注的混凝土就好像初生嬰兒，要加倍的關(guān)心和愛(ài)護(hù)。混凝土的養(yǎng)護(hù)不僅是為了預(yù)防初期產(chǎn)生裂縫，還能促進(jìn)混凝土后期強(qiáng)度的穩(wěn)定，保障其承壓能力和抗拉性能。對(duì)于混凝土的養(yǎng)護(hù)，在現(xiàn)代水利工程施工中，都需要得到充分的認(rèn)識(shí)和重視。鋼筋銹蝕是氧化反應(yīng)，氧化是產(chǎn)生銹的主要原因，因此，要加強(qiáng)混凝土的密實(shí)度，澆搗時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)麻面，馬蜂窩等，防止空氣進(jìn)入，加強(qiáng)混凝土表面的保護(hù)層厚度，預(yù)防氧化。在混凝土表面噴涂或涂刷聚合水泥砂漿、瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂等防腐層。選擇抗腐蝕性強(qiáng)的鋼筋材料和混凝土材料，避免使用堿骨料等措施，對(duì)防止混凝土裂縫有較好的效果。堿骨料化學(xué)反應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性影響很大，為控制堿骨料的化學(xué)反應(yīng)，最好選擇優(yōu)質(zhì)骨料和低含堿量的水泥以及中性拌和水，在提高混凝土密實(shí)度的同時(shí)合理降低水灰比。

2.3避免混凝土基礎(chǔ)不均勻沉降

解決方法有兩種，一是減輕上部結(jié)構(gòu)的重量，合理安排施工的工序，改善混凝土結(jié)構(gòu)等。另一種方法是在基礎(chǔ)上設(shè)置沉降縫，這種適用于面積比較大的混凝土基礎(chǔ)。如果只簡(jiǎn)單的依靠減輕結(jié)構(gòu)重量來(lái)控制沉降，只會(huì)使整個(gè)結(jié)構(gòu)的自身重量加大，穩(wěn)定性不強(qiáng)，會(huì)加重不均勻的沉降。在工程實(shí)踐中，應(yīng)以抵抗不均勻沉降為主要保護(hù)措施。

2.4收縮裂縫的預(yù)防措施

首先是要選擇合適的材料，一般選用干縮值較小、強(qiáng)度好的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。嚴(yán)格控制水灰比，摻加高效減水劑來(lái)增加混凝土的強(qiáng)度，減少水的分量。在澆注混凝土之前，將基層和模板澆水均勻濕透。混凝土澆搗好后，要及時(shí)養(yǎng)護(hù)，可以在混凝土表面鋪草簾子，及時(shí)灑水，保證混凝土的濕度，或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。如果在高溫和大風(fēng)天氣施工的話(huà)，最好設(shè)置防風(fēng)和遮陽(yáng)的設(shè)施，積極保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)。

2.5避免沉陷裂縫

首先要保證地基的穩(wěn)定，對(duì)軟土的地質(zhì)結(jié)構(gòu)在施工前要進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固。有必要時(shí)要進(jìn)行換土或打樁等。要保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度，有較強(qiáng)的支撐力，保證地基的受力均勻。混凝土在澆注的過(guò)程中不能被水浸泡，拆除模板要控制在一定的時(shí)間以?xún)?nèi)，還要注意拆模的先后順序。在凍土上搭設(shè)模板時(shí)要注意采取一定的預(yù)防措施。當(dāng)基礎(chǔ)比較大時(shí)，要設(shè)后澆帶。

2.6施工管理措施

施工管理方面的措施要從兩方面著手，一是技術(shù)，二是質(zhì)量。首先，要提高技術(shù)，加強(qiáng)技術(shù)管理。技術(shù)是貫徹整個(gè)施工工藝流程的重要工作。在混凝土澆筑施工過(guò)程中的施工技術(shù)至關(guān)重要，能影響到整個(gè)工程的質(zhì)量及安全。因此，技術(shù)管理在施工中的作用很大。要建立技術(shù)交底責(zé)任制，并加強(qiáng)施工質(zhì)量檢驗(yàn)、監(jiān)督和管理，從而提高質(zhì)量；嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，建立健全質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)和檢驗(yàn)制度。其次，實(shí)行全面的質(zhì)量管理，全面提高工程質(zhì)量。在全面質(zhì)量管理中，質(zhì)量和全部管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有關(guān)，它把過(guò)去的以事后檢驗(yàn)和把關(guān)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐灶A(yù)防為主；從過(guò)去的就事論事、分散管理，轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵到y(tǒng)的觀點(diǎn)為指導(dǎo)進(jìn)行全面的綜合治理，突出以質(zhì)量為中心，圍繞質(zhì)量開(kāi)展全員的工作，從而提高工程質(zhì)量。

3.結(jié)束語(yǔ)

水工砼裂縫的原因很多，諸如溫度差，塑性收縮等。而且水工砼裂縫會(huì)產(chǎn)生很?chē)?yán)重的后果，甚至危及人們的生命安全，所以必須采取預(yù)防措施。預(yù)防措施主要從控制砼的水灰比，加強(qiáng)砼的養(yǎng)護(hù)工作，避免砼基礎(chǔ)不均勻沉降，減少砼的塑性收縮，還有從管理方面著手。總之，防患于未然，避免水工砼裂縫。

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