水利工程大體積混凝土施工裂縫防治

周峰

摘? ? 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展，社會(huì)在不斷進(jìn)步，水利工程是我國(guó)尤為重要的民生工程，其在改善人們的生活質(zhì)量，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面著重要的作用。與普通建筑工程相比，水利工程具有復(fù)雜、系統(tǒng)、龐大、技術(shù)性高的特點(diǎn)，所以水利工程的建設(shè)質(zhì)量也越來越受到了社會(huì)的重視和關(guān)注。而在水利工程建設(shè)過程中，混凝土裂縫是影響工程整體質(zhì)量和安全的重要問題。基于此，如何有效保證水利工程混凝土質(zhì)量，預(yù)防混凝土裂縫問題的發(fā)生，就成為了水利工程建設(shè)過程中需要重點(diǎn)考慮的問題。本文就水利工程中大體積混凝土裂縫的成因進(jìn)行分析，并提出有效的控制策略。

關(guān)鍵詞：水利工程;大體積混凝土;裂縫;控制策略;成因

1? 引言

與普通的混凝土相比，施工中使用大體積混凝土更易產(chǎn)生水化熱現(xiàn)象，同時(shí)，如果混凝土本身導(dǎo)熱性能不好，加之施工時(shí)沒有實(shí)行科學(xué)、有效的預(yù)防策略，就會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生比較嚴(yán)重的裂縫問題，進(jìn)而對(duì)工程的總體品質(zhì)和效果帶來不良影響。

2? 水工項(xiàng)目結(jié)構(gòu)裂縫危害嚴(yán)重性

水利工程出現(xiàn)裂縫問題，大多數(shù)是因?yàn)榇篌w積混凝土施工作業(yè)不夠嚴(yán)謹(jǐn)或者混凝土質(zhì)量及配比不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致，因?yàn)榛炷恋牟牧蠘?gòu)成是比較特殊的，成型原理也較特別，所以影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量的因素是無(wú)法全部排除的。并且雖然大體積的混凝土受壓能力強(qiáng)，但拉伸性能較弱，一旦遭受超負(fù)荷的拉伸力，可能是自身收縮導(dǎo)致亦或是外界因素誘發(fā)的變形，都會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。混凝土這種材質(zhì)本身就具備其他建筑材料沒有的特性，在澆筑之后會(huì)有大量殘存的熱量在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，這時(shí)混凝土的收縮力不強(qiáng)，變形不明顯，但隨著熱量逐漸發(fā)散，溫度下降之后，收縮力變形情況加劇，一旦超出混凝土抗拉強(qiáng)度極限就會(huì)產(chǎn)生裂縫。并且一般建筑結(jié)構(gòu)都是鋼筋加混凝土澆筑而成的，水利工程結(jié)構(gòu)也是如此，如果鋼筋和混凝土的占比不符合標(biāo)準(zhǔn)，鋼筋用量不滿足設(shè)計(jì)需求，一旦混凝土出現(xiàn)裂縫，不僅會(huì)導(dǎo)致鋼筋受氧化侵蝕，甚至還會(huì)直接導(dǎo)致部分結(jié)構(gòu)斷裂，給水利工程質(zhì)量埋下重大隱患，危害社會(huì)安全。

3? 水利工程大體積混凝土施工裂縫

3.1? 外界環(huán)境影響

混凝土施工一般都具有較長(zhǎng)的周期，而在一定的周期內(nèi)，氣候很容易發(fā)生變化，這就會(huì)使得混凝土在外界環(huán)境因素影響下出現(xiàn)各種問題，最終就會(huì)導(dǎo)致裂縫的發(fā)生。溫度就是導(dǎo)致混凝土裂縫產(chǎn)生的主要環(huán)境因素。比如混凝土在硬結(jié)過程中，由于水泥的水化作用，會(huì)產(chǎn)生大量的水化熱，使得混凝土內(nèi)部溫度升高，而大體積混凝土一般比較后，會(huì)導(dǎo)致混凝土散熱不良，當(dāng)混凝土內(nèi)部無(wú)法有效散熱時(shí)，就會(huì)使得混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，而混凝土表面則會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，進(jìn)而就會(huì)導(dǎo)致裂縫的發(fā)生。濕度對(duì)混凝土裂縫的發(fā)生也有很大的影響。如天氣潮濕，鋼筋質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不夠時(shí)，就會(huì)在潮濕的環(huán)境下發(fā)生氧化，氧化的鋼筋很容易出現(xiàn)破壞，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫的發(fā)生。

3.2? 收縮變形

在澆筑環(huán)節(jié)，大體積混凝土內(nèi)部往往產(chǎn)生一連串的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而引發(fā)混凝土收縮，導(dǎo)致體積變小。當(dāng)下，比較多發(fā)的收縮現(xiàn)象包括：干燥收縮、自身收縮、塑性收縮和碳化收縮。這里，干燥收縮最容易造成混凝土裂縫。自身收縮的原因?yàn)椋杭?xì)骨料水化物體積小于水泥和水化反應(yīng)的水的體積，引發(fā)混凝土收縮，此類收縮不存在水分的變動(dòng)，和干燥收縮比較，其收縮程度不值一提。若混凝土為塑性狀態(tài)時(shí)，其內(nèi)部的泌水往往急劇下降，水分不足難以第一時(shí)間得到補(bǔ)充，抑或由于天氣狀況不佳，比方高溫或者大風(fēng)，混凝土就會(huì)出現(xiàn)塑性收縮。空氣里的二氧化碳和水泥水化物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，就會(huì)導(dǎo)致碳化收縮。自然狀態(tài)之下，混凝土出現(xiàn)體積收縮產(chǎn)生不了拉應(yīng)力，然而，在施工實(shí)踐中，由于大體積混凝土構(gòu)件均離不開許多人為的因素，由于收縮而導(dǎo)致的裂縫亦難以杜絕。

3.3? 水泥水化熱

水泥水化熱對(duì)大體積混凝土的影響幾乎是不可避免的，算是一種較為常見的溫度裂縫成因。因?yàn)榛炷恋闹饕谱鞑牧蠟樗啵谥谱鞯倪^程中需要使用大量的水泥和水進(jìn)行加工，而在加工的過程紅，水泥與水會(huì)進(jìn)行充分的接觸，在這個(gè)過程中水泥和水會(huì)產(chǎn)生一種水化熱的反應(yīng)，從而釋放出大量的熱量，而又由于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性能非常差，并且散熱功能也不好，水化熱產(chǎn)生的熱量就不能及時(shí)的散發(fā)，而是大量的集聚在混凝土的內(nèi)部，而混凝土內(nèi)部間隙的氣體如果受到加熱，體積就會(huì)膨脹，最終會(huì)在內(nèi)部破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，從而制造出裂縫。

4? 控制水利工程大體積混凝土裂縫問題的策略

4.1? 保證混凝土施工的規(guī)范性及科學(xué)性

想要預(yù)防混凝土裂縫問題的發(fā)生，就必須保證混凝土的施工技術(shù)水平，這對(duì)于提高混凝土施工質(zhì)量和進(jìn)度都具有重要的作用。在具體混凝土施工中，施工單位及施工人員必須嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)要求、施工圖紙等進(jìn)行規(guī)范性、科學(xué)性的施工。混凝土的拌制、運(yùn)輸?shù)缺仨殱M足連續(xù)澆筑施工的需求。如處于炎熱季節(jié)施工，可以對(duì)混凝土材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕禍亍⒄陉?yáng)處理。在混凝土運(yùn)輸過程中，要合理控制運(yùn)輸時(shí)間，如運(yùn)輸時(shí)間較長(zhǎng)，可以采取加冰攪拌、預(yù)冷攪拌等措施。在混凝土澆筑過程中，要注意清除混凝土表面的泌水以及土體表面的雜物。在混凝土振搗過程中，應(yīng)該注重二次振搗和多次抹面，保證混凝土振搗的均勻和平整。在混凝土硬結(jié)過程中，要切實(shí)做好養(yǎng)護(hù)工作，比如要保持混凝土表面的潮濕，避免出現(xiàn)收縮裂縫。在大體積混凝土拆模后，要及時(shí)采取預(yù)防寒潮、降溫、劇烈干燥等養(yǎng)護(hù)措施。

4.2? 摻入粉煤灰

在水泥里摻入粉煤灰，通常有兩個(gè)目的：其一，粉煤灰里存在許多硅氧化物和活性鋁，它們可以同水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng)，進(jìn)而成功減輕由于水化熱而導(dǎo)致的膨脹，增加大體積混凝土強(qiáng)度。其二，粉煤灰有著細(xì)小的顆粒，將其摻入混凝土里，可以成功改進(jìn)混凝土里的毛細(xì)孔結(jié)構(gòu)，讓孔隙率大幅下降，使得其里面的孔結(jié)構(gòu)得到科學(xué)、細(xì)密的分布，從而大幅提升混凝土的抗?jié)B性和耐久性。

4.3? 合理安排混凝土施工工序

首先，要制定相關(guān)施工計(jì)劃，結(jié)合實(shí)際施工情況調(diào)整施工工序，靈活變通，保障實(shí)際施工合理順暢。采用科學(xué)合理的施工手段和先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)安排混凝土澆筑施工，有效預(yù)防大體積混凝土澆筑過程中產(chǎn)生裂縫。特別是水利工程這種大體積混凝土結(jié)構(gòu)，可以采取分層、分塊的澆筑方式進(jìn)行澆筑施工，這種澆筑方式避免了一次性澆筑大尺寸可能誘發(fā)的混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力問題，分層分塊能有效降低大體積混凝土結(jié)構(gòu)所受到的外界約束力，保障混凝土結(jié)構(gòu)的散熱功能有效發(fā)揮，也能確保混凝土的伸縮特性有所保障，降低了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生概率。其次，要控制好澆筑的時(shí)間間隔和澆筑的厚度和量，嚴(yán)謹(jǐn)對(duì)待分層澆筑，掌握好水分流失時(shí)間，確保層級(jí)之間能緊密縫合。并且要徹底控制好混凝土澆筑的材料混合配比，這樣才能保證混凝土結(jié)構(gòu)層與層之間，塊與塊之間密度相同，縫合鏈接緊密無(wú)氣孔、縫隙，避免混凝土結(jié)構(gòu)裂縫頻發(fā)的現(xiàn)象。

5? 結(jié)語(yǔ)

大體積混凝土裂縫是水利工程建設(shè)中普遍存在的問題，而該問題的發(fā)生就會(huì)在很大程度上影響水利工程的質(zhì)量和安全。所以在水利工程建設(shè)過程中，要提高對(duì)大體積混凝土施工的重視，全面分析裂縫問題產(chǎn)生的原因，如施工技術(shù)不當(dāng)、材料質(zhì)量不高、外界環(huán)境影響等。對(duì)此，就可以采取相應(yīng)的控制策略，如提高施工技術(shù)水平、保證材料質(zhì)量、控制外界環(huán)境影響等。只有這樣才能夠更好地保證大體積混凝土質(zhì)量，進(jìn)而提高水利工程建設(shè)整體水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫增智，田俊壯，石強(qiáng)，等.承臺(tái)大體積混凝土里表溫差梯度與溫差應(yīng)力有限元模擬[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2016（2）：18～26+36.

[2] 鄭余朝，蔡佳良，袁竹，等.地鐵隧道下穿既有鐵路近接影響分區(qū)和施工控制研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2016（6）.