水工結(jié)構(gòu)工程裂縫成因及防治

郭 強

(天津港工程監(jiān)理咨詢有限公司，天津 300000)

1 水工結(jié)構(gòu)工程施工特點

水利工程施工有著較長的施工周期、施工規(guī)模較大、工藝復(fù)雜及人工參與度高等特點，會導(dǎo)致水利工程施工質(zhì)量控制不穩(wěn)定，稍有不慎就會導(dǎo)致各類質(zhì)量問題，會包括混凝土產(chǎn)生裂縫。混凝土裂縫使得整體混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能發(fā)生不良變化，引起質(zhì)量問題。引起工程混凝土產(chǎn)生裂縫的原因有很多，大致包括人工因素、外力因素、自然因素、材料因素等。

2 水工結(jié)構(gòu)項目裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 溫差原因

因為溫度的變革很大，溫差裂縫是因其砼內(nèi)外溫差造成的。而且，出現(xiàn)溫差的原因在于水泥熱化進而導(dǎo)致砼內(nèi)外溫差明顯，水泥水化會排出很多水化熱，進而令混凝土之中的溫度不斷升高。砼溫度變化環(huán)節(jié)包括溫升、冷卻以及恒定三個部分，在溫度正負轉(zhuǎn)變過程，混凝土當中的水分會凝固，體積膨脹形成凍脹壓力，如果附作用力大于砼的防拉強度時，砼會受到損壞。

2.2 塑性收縮裂縫

混凝土在凝固的過程中，會逐漸散熱和蒸發(fā)，這是引起混凝土體積收縮的主要原因，尤其是一些大體積的混凝土。如果混凝土在收縮時受到外界環(huán)境的約束，就會自然的形成收縮應(yīng)力，當這種應(yīng)力超出當時混凝土極限抗拉強度時，混凝土就會產(chǎn)生裂縫。裂縫是混凝土建筑物最常見的病害之一。

2.3 沉降原因

水工結(jié)構(gòu)地基條件不均勻、不緊密、不平整，或是回填土碾壓度不符合強度標準，造成地基的不規(guī)則性沉降形成不均勻的沉降問題；或是模板下滑等變化導(dǎo)致大體積砼結(jié)構(gòu)裂縫。特別是夏季雨后，與結(jié)構(gòu)薄弱部位容易出現(xiàn)裂縫。如果水工結(jié)構(gòu)項目的地基承載性能產(chǎn)生變化，沉降裂縫也將朝著建筑結(jié)構(gòu)的下方延展，嚴重的還會引起整個工程沉降。通常情況下，這種裂縫的產(chǎn)生是因為施工環(huán)節(jié)質(zhì)量不合格或設(shè)計不合理引起的。

2.4 干縮裂縫

在水利建設(shè)中，混凝土很可能出現(xiàn)水分散發(fā)過多，導(dǎo)致整體體積收縮的情況，就是我們常見的干縮，極易引發(fā)干縮裂縫問題。很多調(diào)查研究表明，水利建設(shè)中混凝土干縮裂縫很大程度上是骨料特性和水灰比不合適、最大粒徑與標準不一致、粒形和表面結(jié)構(gòu)失當?shù)仍斐傻摹Ｆ渲羞€有一點比較重要的原因就是骨料的彈性模量，這一問題也是水利建設(shè)中常存在的，比如用低彈性模量骨料代替高彈性模量骨料，會增加干縮裂縫產(chǎn)生的幾率，高達2～3 倍，需要引起重視。

3 水工結(jié)構(gòu)項目裂縫的防治方法

3.1 優(yōu)化混凝土的設(shè)計配合比

采集原材料進行試拌，盡可能地減少水泥用量，添加I級粉煤灰，將水膠比控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，粗骨料采用二級配。摻入適量的粉煤灰對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)生部位如孔洞周圍以及轉(zhuǎn)角處布置一些斜筋，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)計中利用中低強度底水泥充分利用混凝土的后期強度。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中要特別注意降低結(jié)構(gòu)的約束度。對于混凝土中鋼筋保護層的厚度應(yīng)當盡量取較小值，因為保護層的厚度愈大愈容易發(fā)生裂縫。

3.2 嚴格控制施工原料選取

水利工程建設(shè)中混凝土裂縫的問題關(guān)鍵在于混凝土原材料本身，要想徹底解決裂縫問題就需要從施工原料的選擇進行有效把控和監(jiān)管，選擇質(zhì)量過硬、規(guī)格標準以及符合施工標準的混凝土原材料，切忌在施工原料方面“投機取巧”，節(jié)省成本。在選擇優(yōu)質(zhì)原材料時尤其要注意砂石等材料的質(zhì)量和等級，水泥要按照施工標準采購。同時，水利工程建設(shè)中對于骨料等的選擇有明確規(guī)定，比如粒徑大、強度夠，優(yōu)質(zhì)的骨料原材料，可以在施工中增強混凝土表面的嚴密性，合理控制混凝土水化熱現(xiàn)象，這也是減少裂縫問題的關(guān)鍵。

3.3 塑性收縮裂縫的預(yù)防措施

首先是要選擇合適的材料，一般選用干縮值較小、強度好的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。嚴格控制水灰比例，摻加高效減水劑來增加混凝土的強度，減少水和水泥的分量。在澆注混凝土之前，將基層和模板澆水均勻濕透。要及時在混凝土的表面覆蓋一層薄膜，保證混凝土的濕度，或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護劑等進行養(yǎng)護。如果在高溫和大風(fēng)天氣施工的話，最好設(shè)置防風(fēng)和遮陽的設(shè)施，積極保護混凝土結(jié)構(gòu)。

3.4 溫度防治要點

對于溫應(yīng)力的控制，在混凝土拌和完成準備澆筑施工之間，在澆筑點上安置測溫管、水管后可以進行澆筑，此時完成了測溫管、水管預(yù)埋工作。測溫管的主要功能在于測量混凝土內(nèi)部的溫度，看護人員可以得到內(nèi)部溫度具體數(shù)值，再結(jié)合外部溫度得到溫差。如果溫差較大且內(nèi)部溫度過高，即可開啟水管來進行內(nèi)部降溫；如果溫差較大且外部溫度過高，則在混凝土表面澆灑冷水，進行外部降溫，這可保持混凝土溫度始終維持在合理區(qū)間內(nèi)。

4 結(jié)語

裂縫是水工建筑物混凝土結(jié)構(gòu)中常見的現(xiàn)象。它的出現(xiàn)不僅會降低水利建筑物的抗?jié)B性，而且會影響水利建筑物的功能。因因此，有必要對混凝土裂縫進行深入細致的調(diào)查研究，區(qū)別對待，采取各種有效的預(yù)防措施，防止施工過程中裂縫的發(fā)生和發(fā)展，以保證水工混凝土的安全、穩(wěn)定、耐久和耐久性。