水利工程中混凝土裂縫控制及施工管理探討

馬峰

濟(jì)寧市梁濟(jì)運(yùn)河管理處 山東 濟(jì)寧 272000

前言

在水利工程施工中，如果出現(xiàn)混凝土裂縫，必然影響到混凝土質(zhì)量，也造成水利工程整體質(zhì)量出現(xiàn)一定的影響。在現(xiàn)階段的水利工程施工中，混凝土開(kāi)裂一方面會(huì)造成水利建筑物內(nèi)部鋼筋出現(xiàn)腐蝕和銹蝕的現(xiàn)象，從而降低了鋼筋混凝土的使用壽命和結(jié)構(gòu)承載力，另一方面，也極大地影響到水利工程下游人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)施工單位和有關(guān)部門(mén)的形象有較大的負(fù)面影響。

1 水利工程施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

1.1 水泥水化熱的影響

混凝土澆筑過(guò)程中的熱源來(lái)自于水泥的水化生熱，水泥水化熱一般是在澆筑后短期內(nèi)集中放熱。由于大量的水化熱集聚在混凝土內(nèi)部緩慢釋放出來(lái)，故一般地，混凝土中心溫度高，而外表面溫度較低，因而在混凝土內(nèi)外產(chǎn)生較大的溫度梯度，使其內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。而當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

1.2 力學(xué)形變引起的裂縫

施工中在混凝土未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度，過(guò)早拆模，或者在混凝土未到終凝時(shí)間就上荷載等，這些因素都可直接造成混凝土樓板的彈性變形，致使混凝土早期強(qiáng)度低或無(wú)強(qiáng)度時(shí)，承受彎、壓、拉應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土裂縫。

1.3 溫度引起的裂縫

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間，外界氣溫的變化對(duì)防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生有較大影響。混凝土內(nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。如果外界溫度的下降過(guò)快，會(huì)造成很大的溫度應(yīng)力，極其容易引發(fā)混凝土的開(kāi)裂。另外，外界的濕度對(duì)混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會(huì)加速混凝土的干縮，也會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。

1.4 配比不當(dāng)引起的裂縫

這主要體現(xiàn)在實(shí)際工作中在高強(qiáng)砼的水灰比的取值上沒(méi)有嚴(yán)格控制在0.24～0.38之間，而在普通砼的水灰比而言，也沒(méi)有控制在最大到0.6。相反，在水泥水化后，多余的水分就殘留在混凝土中，形成水泡或蒸發(fā)后形成氣孔，減少了混凝土抵抗荷載的實(shí)際有效斷面。根據(jù)力學(xué)分析，在荷載作用下，可能在孔隙周?chē)a(chǎn)生應(yīng)力集中，使樓板表面出現(xiàn)裂縫。

1.5 施工不當(dāng)產(chǎn)生裂縫

在施過(guò)程中也會(huì)經(jīng)常產(chǎn)生一些意料之外的裂縫，這種裂縫是人為的，是施工過(guò)程中沒(méi)有按照規(guī)范要求施工的結(jié)果。這種裂縫中只要施工人員嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定認(rèn)真施，一般不會(huì)出現(xiàn)這種裂縫，這種裂縫形式多樣，有凸凹縫，高低縫等多種[1]。

2 水利施工中混凝土裂縫的控制

2.1 要加強(qiáng)溫度方面的控制

主要是盡量選用低熱或中熱水泥，如礦渣水泥，粉煤灰水泥等；采用改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量，將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下。降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫，減小混凝土的內(nèi)外溫差，減小約束。

2.2 要采用合理的施工方法

一要混凝土的拌制。要嚴(yán)格控制原材料計(jì)量準(zhǔn)確，同時(shí)嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)坍落度，要盡量降低混凝土拌合物出機(jī)口溫度。二要混凝土澆筑過(guò)程質(zhì)量控制。澆筑過(guò)程中要進(jìn)行振搗方可密實(shí)，振搗時(shí)間應(yīng)均勻一致以表面泛漿為宜，間距要均勻，以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜，澆注完畢后，表面要壓實(shí)，抹平，以防止表面裂縫。另外，澆注混凝土要求分層澆注，分層流水振搗，同時(shí)要保證上層混凝土在下層初凝前結(jié)合緊密。避免縱向施工縫，提高結(jié)構(gòu)整體性和抗剪性能。盡量避開(kāi)在太陽(yáng)輻射較高的時(shí)間澆注，若由于工程需要在夏季施工，則盡量避開(kāi)正午高溫時(shí)段，澆注盡量安排在夜間進(jìn)行。

2.3 要精心選擇混凝土材料

要選用收縮性較低的水泥，合理搭配水泥強(qiáng)度等級(jí)與混凝土強(qiáng)度等級(jí)之間關(guān)系。一般情況下，水泥強(qiáng)度比所使用的混凝土強(qiáng)度大一個(gè)等級(jí)。如配置C30混凝土，使用強(qiáng)度等級(jí)為42.5的水泥比較合適，可以達(dá)到合理的水灰比，保證施工質(zhì)量。切記不能只為片面追求經(jīng)濟(jì)效益，使用高標(biāo)號(hào)水泥，大水灰比的配合比。

2.4 要精心選擇處理工藝

主要有一是表面處理法，包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法。表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動(dòng)的裂縫。二是表面貼補(bǔ)法。適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置，變形縫)的防滲堵漏。三是填充法。用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來(lái)修補(bǔ)較寬的裂縫，作業(yè)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫，或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達(dá)到效果的裂縫，以及小規(guī)模裂縫的簡(jiǎn)易處理可采取開(kāi)V型槽，然后作填充處理。四是灌漿法此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

2.5 要加強(qiáng)精心養(yǎng)護(hù)管理

按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204-2002)混凝土應(yīng)保證濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)不少于28天。由于采用普通硅酸鹽水泥，混凝土早期水化熱較大。經(jīng)量測(cè)，一般在澆筑后24h左右，內(nèi)部溫度即可達(dá)到最大值（約33℃），而此段時(shí)間為前期養(yǎng)護(hù)時(shí)間，此時(shí)因規(guī)范要求鋼筋模板尚不能拆除，還不能直接進(jìn)行表面灑水降溫，主要采取節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜加蓋彩條塑料布進(jìn)行覆蓋，能有效保濕，氣溫較高時(shí)，水分蒸發(fā)比較快，應(yīng)經(jīng)常揭開(kāi)查看，必要時(shí)局部有必要進(jìn)行補(bǔ)水。當(dāng)混凝土表面強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，對(duì)混凝土表面進(jìn)行全天候養(yǎng)護(hù)28天，此時(shí)混凝土內(nèi)部溫度已降至18℃。通過(guò)灑水降溫的對(duì)比觀察，采取對(duì)灑水降溫的明顯比未對(duì)混凝土板表面覆蓋彩條布表面灑水降溫的混凝土產(chǎn)生裂縫好很多，因此，混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)從貼養(yǎng)護(hù)膜前對(duì)混凝土板表面覆蓋彩條布灑水降溫開(kāi)始[2]。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上，作者根據(jù)實(shí)踐，對(duì)混凝土裂縫問(wèn)題進(jìn)行深入的總結(jié)和探討，分析了裂縫形成原因并提出控制措施，有利于提升水利工程的整體建設(shè)質(zhì)量。