探析水閘工程施工期混凝土裂縫控制

李燦陽

（廣州市南沙區磨碟頭工程管理所，廣東廣州 510000）

1 水閘工程施工中混凝土裂縫出現的原因

水閘是主要由閘墩和底板兩個部分組成的水工混凝土結構，呈現倒T字型。閘墩的底部會受到閘底板的約束，上部可以進行自由地伸縮。閘墩裂縫往往以棗核狀呈現，為順直向，中間部位比兩端大，裂縫不斷向上發展。通常，都會出現于施工階段混凝土表面，之后逐步擴至內部。因墩墻寬度較小，過窄，裂縫很容易貫穿整個墩墻，導致貫穿性裂縫的產生。相比墩墻裂縫，底板裂縫具有諸多相似性，多屬于沉陷裂縫，受沉陷情況影響，其走向可能向上，也可能向下，通常垂直于地面，或存在45°角。據大量工程實踐可見，水閘工程中產生混凝土裂縫的原因主要具有以下幾個方面：①底板受到基礎的約束比較大，或底板對墩墻約束較強，導致拉應力過大等現象的出現，從而導致混凝土產生裂縫；②混凝土的齡期比較早。由于溫差比較大，或冷空氣來襲，很容易在混凝土的表面產生比較大的溫度梯度，導致溫度裂縫的產生；③完成混凝土振搗施工后，水泥逐步固結、硬化，在空氣中混凝土水分漸漸蒸發，從而出現混凝土干縮，產生濕度變化梯度，出現裂縫；④在混凝土的內部存在自生的體積變形。由于水泥的水化作用，水分消耗極快，導致水泥用水量缺乏，引起自干燥現象，致使混凝土的相對濕度大大減少，體積收縮，進而出現裂縫。除上述因素以外，因水閘工程施工復雜，設計不合理、施工控制措施不到位等都會出現開裂問題，為此，必須重視裂縫問題，采取切實可行的預防措施，全面提高工程質量。

2 水利施工中混凝土裂縫的危害

2.1 出現滲漏

水閘若出現混凝土裂縫現象，極易產生滲漏水情況，其形成原因在于兩點：①在壓力水作用下，裂縫將進一步擴展；②當水滲入到混凝土的內部后，會導致水泥中的部分Ca（OH）2發生溶解，導致水泥的水化物發生水解的現象加快。據相關數據顯示，滲漏在裂縫危害中所占比例最大，可達到60%左右。

2.2 加速混凝土碳化

因出現裂縫，混凝土內部或水泥內的一些水化物極易與空氣中的CO2發生作用，形成碳酸鈣，即發生混凝土的碳化。當混凝土內同時滲入水、空氣，極易銹蝕鋼筋。此外，由于混凝土碳化，則會加快混凝土裂縫發展速度，最終破壞混凝土結構。據實驗研究表明，當空氣內CO2濃度不高的情況下，則混凝土碳化速度很慢，若混凝土密實性較差或出現開裂現象，將加速碳化速度，一般1—2年內完成。

2.3 影響混凝土結構強度與穩定性

對于混凝土結構，開裂最直接的影響在于結構強度與穩定性。一般若為輕微裂縫，則僅僅會對結構的外觀造成影響，但不會影響其正常使用功能。若為嚴重裂縫，如貫穿性裂縫，則會危害結構正常使用情況，甚至破壞結構，導致結構失穩。

3 水閘工程施工期混凝土防裂措施

3.1 控制混凝土澆筑時間

①避開高溫季節施工。混凝土內水泥含量多，水泥水化反應的過程屬于放熱過程，混凝土導熱性差，很難消除混凝土內部熱量。在高溫季節施工，外部具有較高溫度，對混凝土散熱極為不利，在混凝土早期，極易出現吸熱現象，這種情況下將增加混凝土內部溫度，為此，混凝土施工，需避開高溫季節，選擇在較低溫度的夜間施工，此外，還應重視混凝土養護，從而避免裂縫產生；②避開嚴寒季節施工。溫度較低條件下，將延緩水泥水化作用，增加混凝土凝固時間。如在21.2℃，需6h達到混凝土凝固；如為4.5℃，需12h達到混凝土凝固，由此可見，伴隨混凝土溫度增加，混凝土凝固時間將隨之減少，具體如表1所示。

表1混凝土凝固時間

3.2 表面保溫保濕

在混凝土防裂處理中混凝土養護極為重要。一般在澆灌完混凝土后，只有在溫度等條件適宜的情況下，才能進行養護。與其他工程不同，水閘混凝土具有較大裸露面，當溫度變化較大的情況下，在施工前期極易產生裂縫問題，隨著時間的增加及自然因素的影響，裂縫將持續加深，不斷發展，從而影響結構穩定。為此，養護極為關鍵。對于混凝土表面，通過利用保溫保濕覆蓋的方式，能夠有效減少混凝土結構與周圍環境的熱量交換以及濕度交換，進而減少表面裂縫發生。需要注意，如果混凝土結構保溫效果比較好，則混凝土內部溫度會隨之升高，達到峰值所需時間也比較長。另外，如果混凝土結構表面保溫效果比較好，則混凝土表面散熱能力比較弱，在混凝土結構內部所蘊藏的熱量比較高，在達到熱量產生平衡于散熱平衡時所經歷的時間比較長。通常情況下，隨著混凝土保溫性能的增強，混凝土結構內外溫差會隨之降低，混凝土結構為熱的不良導體，因此混凝土結構的熱傳遞速度比較慢，結構表面容易受到保溫措施的影響，而內部結構所受到的影響比較小，因此，混凝土結構內外溫差較小。

3.3 改善約束

①合理分縫分塊。分縫分塊是指混凝土通過縱、橫縫設置，將其整體劃分為若干塊柱狀結構進行有計劃地澆筑。這樣可減少混凝土澆筑面積，因水閘體積較大，各個部位所受荷載均不同，極易產生不均勻沉降問題，從而導致開裂。為此，將沉降縫設于不同基巖位置，可有效避免裂縫產生；②控制澆筑層厚度和層間間歇時間。施工階段，澆筑厚度及層間間歇直接影響散熱效果。隨著澆筑層厚度的增加，散熱效果將會越來越差。因此，應合理控制澆筑層厚度。此外，相比混凝土早期最高溫度產生的時間，若間歇時間過大，將不利于新澆筑的上層混凝土防裂控制。基于此，一般可采用短間歇連續均勻上升的方法，且15d以內控制層面間歇時間。

3.4 優化混凝土構件處理技術，優選最佳原材料

施工單位是水利工程施工的主體單位，為有效避免裂縫對水利工程整體質量和性能的影響，施工單位比較對混凝土構件進行科學合理的處理，最大限度避免構件發生斷裂而引發應用集中的問題產生。并根據水利工程的實際情況，合理使用大補償混凝土施工技術，以達到不斷強化混凝土強度的目的。研究表明，混凝土裂縫中收縮性裂縫約占75%以上，所以在混凝土配合比時，要適當加入一些膨脹劑來緩解混凝土的收縮應力。同時，水利工程現場施工技術人員還要高度重視混凝土現象，積極學習鋼筋構造方面相關知識。

在水利工程實踐中，科學選擇原材料，能夠有效防治混凝土裂縫，提高施工技術。該過程中，要對采購環節進行嚴格控制，確保水泥質量、型號達標，符合水利工程施工要求。砂石選購過程中，需要對雜質含量進行嚴格檢測，確保水泥、砂石比例科學，達標后才可以應用到具體工程實踐中，為水利工程施工奠定良好基礎。水利工程建設初期，需要采用專業方法，對原材料質量進行反復核查，了解其性能、用途，監督它的應用過程，使混凝土材料質量得到明顯提高，保證水利工程能夠順利進行。

3.5 摻聚丙烯纖維

在混凝土結構硬化過程中，在水泥與骨料的交界位置以及水泥內部會產生大量裂紋，在載荷因素的影響下，在裂紋附近會產生微裂縫區，隨著荷載的增加，微裂縫區的裂縫數量也會隨之增加。對此，可在混凝土混合料中加入一定量的纖維，阻擋混凝土結構內部裂縫的產生。纖維的直徑比較小，可分布在混凝土結構的各個方向，限制裂縫的產生。在纖維材料中，聚丙烯纖維比較常見，其與水泥的結合力較強，能夠在混凝土結構內部形成多向支撐體系，減少緩解混凝土塑性收縮以及溫降，提升混凝土結構韌性以及抗拉能力。

3.6 設置后澆帶

作為施工環節的臨時變形縫，后澆帶需保留一段時間，隨后澆筑混凝土，該臨時變形縫就會被抹平、消除，經過一系列操作整個結構就會變為無變形縫結構。設置后澆帶是為了消除結構內的永久變形縫，達到建筑物無縫設計。在混凝土防裂施工中，往往需要做到兩點，放與抗。①放是指永久伸縮縫等設置，通過此類施工縫設置，可將大部分變形釋放，從而降低應力，阻止開裂；②抗是指通過一定預防措施，減小混凝土溫度差，避免收縮變形，增強抗拉強度。后澆帶防裂措施的應用，正符合上述兩點，屬于放與抗的有效結合。要求先放后抗，為達到降低溫度應力的目的，可將原整體結構分為若干段進行澆筑施工。先通過永久伸縮縫等施工縫設置，將大部分變形充分釋放出來，在收縮應力由此降低的基礎下，隔一段時間，隨后將之前分開的幾段進行整體澆筑，連續承受溫差、收縮應力，從而實現抗的作用。相比整體一次性澆筑而言，分段澆筑所承受的溫差、收縮應力較小，因此可起到防止開裂的作用。

4 結語

綜上所述，水閘是水利工程最重要的構成部分，在水閘工程項目建設中，如果在施工過程中出現混凝土裂縫，則會影響水閘工程的耐久性和結構強度。因此，做好水閘混凝土裂縫防治工作顯得尤為關鍵。應根據裂縫產生原因，了解其危害，采用科學、有效的措施加大防治力度，從而提高施工質量。