水工涵閘混凝土結構裂縫成因及預防措施

李 明 聊城市河道工程管理處段長，工程師

一般在水利工程建設中，最為關鍵的環(huán)節(jié)就是混凝土結構施工。一旦混凝土結構出現(xiàn)裂縫，會影響整體施工進程。由于混凝土結構的底板及墩墻等處較易發(fā)生裂縫，因此，相關工作人員一定要綜合考慮多重因素，并以相關理論為依據展開施工設計，結合實際情況降低設計漏洞風險，進一步增強建筑的抗裂效能。

在建筑工程實施之前，工作人員首先要對施工環(huán)境、氣候以及地基等多種因素進行調查研究，尤其在規(guī)范地基等方面做好嚴格把控。地基對于施工建設而言屬于基礎設施，也是此項工程能否順利實施的重要保障，因此，確保地基質量符合施工規(guī)范是施工的關鍵環(huán)節(jié)。在建筑施工中，施工單位要建立嚴格的監(jiān)察體系，嚴抓每個環(huán)節(jié)，降低混凝土結構發(fā)生裂縫的概率。與此同時，在實際運行過程中會出現(xiàn)無法避免的情況，如超載、超重等，此時工作人員要以溫度變化為依據，調整施工方案，避免混凝土結構出現(xiàn)裂縫。

1 水工涵閘混凝土結構

在水工涵閘混凝土結構當中，導致裂縫的因素在于這幾種：（1）建筑設計結構不規(guī)范；（2）混凝土溫度溫差較大，使得裂縫現(xiàn)象出現(xiàn)；（3）整體工程施工質量的不達標；（4）使用次數(shù)較多。

在實際的工程建設實施期間，施工的操作流程不按照規(guī)定的標準去執(zhí)行，那么會造成整個水工涵閘就會形成“棗核形”的裂縫現(xiàn)象出現(xiàn)，裂縫形成的狀況是先從混凝土的外部到其內部逐漸向內發(fā)展，然后隨著時間的推移，裂縫的現(xiàn)象逐漸變大。主要的原因還是在于水工的涵閘墩墻位置比較小，出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象的是很常見的現(xiàn)象，裂縫現(xiàn)象越嚴重，那么墩墻的結構就會越脆弱。在建筑工程中，對混凝土澆筑的過程中，裂縫也是最常見的現(xiàn)象，產生裂縫的因素還是和環(huán)境、溫度有著緊密的聯(lián)系，當溫度越高時，裂縫的寬度就會逐漸變大。

2 水工涵閘混凝土結構產生裂縫的危害

2.1 影響結構的穩(wěn)定性

通常，由于受到較多因素的影響，水工涵洞在日常運行過程中極易出現(xiàn)“棗核型”裂縫。要想避免出現(xiàn)該類裂縫，需對裂縫進行詳細研究，并優(yōu)化以往解決措施，結合實際情況制定相應的處理方案。在工程實際運行過程中，該裂縫會出現(xiàn)在混凝土的表面并有蔓延趨勢，如不采取相關措施，裂縫就會迅速擴大。如此一來，隨著時間的推移，會出現(xiàn)貫穿性的裂縫，給混凝土建筑帶來嚴重的質量影響。隨著溫度的變化，貫穿性裂縫的寬度會不斷加大。

在水工涵閘施工過程期間，如果出現(xiàn)貫穿性裂縫，很難在短時間內制定妥善的處理方案，由此錯失彌補良機，裂縫寬度會迅速增大，甚至會導致混凝土的表層脫落，造成更為嚴重的后果，影響工程結構及整體施工質量。剪切式裂縫是混凝土結構受到超過最大承載力的壓力時所產生的，一旦出現(xiàn)這種裂縫，會對整體結構的剪應力產生影響，降低整個工程項目的安全性[1]。

2.2 導致結構的使用功能不正常

堆石壩混凝土易受到外界溫度變化因素的影響，從而出現(xiàn)各種裂縫，一旦出現(xiàn)裂縫，就會影響整個混凝土面板的質量，甚至會對工程設備的防滲漏功能產生影響。需要重點關注的是，如果在擋水工程項目中出現(xiàn)裂縫，會嚴重影響擋水工程項目的質量，限制蓄水位的發(fā)展，降低整體工程項目的質量。

2.3 對工程的耐久性形成負面影響

水工涵洞工程項目的實際施工過程中經常會出現(xiàn)混凝土裂縫，不僅影響工程的整體美觀性，而且嚴重威脅工程項目質量。混凝土裂縫又分為內部裂縫和外部裂縫，如果存在內部裂縫，會給混凝土內部的鋼筋結構造成不良影響，導致鋼筋生銹，降低工程項目的耐久性，同時會使混凝土結構的體積膨脹，最終使混凝土表面剝落，影響工程項目的正常使用[2]。外部裂縫，即呈現(xiàn)于工程表面的裂縫，一方面影響工程的整體觀賞性，另一方面由裂縫引起的墻體脫落會造成一系列安全隱患。

3 水工涵閘混凝土結構產生裂縫的原因

3.1 水化熱因素

所謂水化熱因素，指的是將水泥與水混合在一起會發(fā)生化學反應產生一定的熱量，同時攪拌過程會額外增添熱量。由于混凝土的特殊性，熱量難以及時散發(fā)，混凝土的內部依舊留存一部分熱量。外界處于非恒溫狀態(tài)時，混凝土的散熱能力會隨著氣溫的變化而變化。當混凝土的承受力遠高于預期時，表面就會出現(xiàn)裂縫。

3.2 混凝土澆筑環(huán)境溫度的變化

在混凝土結構施工期間，施工進程受氣溫影響較大，尤其是高溫天氣，無法正常展開混凝土澆筑工作，混凝土內部溫度也會隨氣溫變化而上升，散熱速度減緩，從而直接引發(fā)混凝土結構出現(xiàn)裂縫[3]。

3.3 外界因素的約束

進行混凝土結構施工時，外界因素的影響力是顯著的，能在一定程度上約束施工。受其影響，此時的混凝土閘墩會出現(xiàn)相應的壓應力，如果壓應力減少，閘墩就會受壓應力影響形成混凝土裂縫，難以保證整體穩(wěn)定性。

3.4 混凝土收縮現(xiàn)象

混凝土澆筑作業(yè)的凝固階段最為關鍵。混凝土凝固時會產生一部分水分，這些水分并非固定不變，如果受時間及其他因素影響導致水分減少，會直接導致混凝土出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，一旦收縮時的混凝土結構受氣溫等因素影響，極易形成裂縫。

4 水工涵閘混凝土裂縫預防措施

4.1 合理選擇混凝土的材料

進行混凝土結構施工時，材料篩選及配比至關重要，應加強對原材料的管理，首選熱量較低的水泥及熱學性能較高的粗骨料，同時嚴格控制原料比例，便于控制混凝土內部溫度，避免混凝土出現(xiàn)裂縫[4]。

4.2 合理確定混凝土的澆筑時間

進行混凝土建設施工時，要充分考慮氣溫的影響因素，盡量減少夏季工作時間，避免在高溫時期施工。由于混凝土散熱能力較弱，當外界處于高溫狀態(tài)時，會阻礙混凝土散熱。甚至由于氣溫過高，混凝土熱量逐步上升，加大凝固的難度系數(shù)，出現(xiàn)裂縫的概率會隨之增加。因此，建設施工時要對氣溫等因素進行調查研究，制定科學合理的澆筑時間，盡量避免高溫作業(yè)，使混凝土的熱量揮發(fā)速度得到保證。

4.3 對鋼筋施加預壓應力

由于混凝土可塑性較弱，抗拉性能不高，因此，在混凝土實際應用過程中應選擇鋼筋等材料進行輔助，減少拉力影響。拉伸時，需確定鋼筋拉用力是否處于可承受范圍內，盡量避免混凝土結構出現(xiàn)裂縫[5]。

4.4 適當降低混凝土的溫度

在混凝土施工過程中，為確保混凝土內部溫度得到有效控制，降低散熱難度，施工前期必須保證混凝土處于低溫狀態(tài)。澆筑混凝土時，可以利用低溫水與之材料配制，或者對粗骨料進行冷處理、攪拌混凝土過程中加入適量冰屑等，降低混凝土自身溫度。與此同時，混凝土的運輸過程也至關重要，在運輸過程中必須完善防護措施，盡可能滿足混凝土材料的低溫需求，為后期實際施工打下堅實基礎，保證建筑施工質量符合相關標準，從而推動混凝土結構施工可持續(xù)發(fā)展[6]。

4.5 其他預防裂縫的措施

除了以上幾條預防裂縫的對策之外，還有一種方法就是在進行實際的施工階段，對混凝土設置一床能的澆帶處理工作，在對混凝土進行攪拌工作期間，可以加入一定劑量的MgO來處理，在這一過程中，相關工作人員也要時刻關注實際場地的環(huán)境狀況，將環(huán)境、天氣的變化進行有效的掌握，盡可能控制好有裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時也要選擇合適的防裂組合形式，使得水工涵閘混凝土結構的裂縫現(xiàn)象逐漸減少，確保整個水利工程的順利展開，促進企業(yè)的可持續(xù)的發(fā)展。

5 結語

為保證混凝土結構施工符合質量標準，工作人員必須在施工前期對環(huán)境、氣溫等影響因素進行研究分析，并針對裂縫產生的原因進行模擬實驗，結合實際情況提出相應的解決措施。由于裂縫形成的原因不同，呈現(xiàn)方式也完全不同，其中貫穿性裂縫的影響最為嚴重。施工管理者要重視對施工人員的培訓，提升其專業(yè)技術能力，并提前制定應急預案及防范措施，定期檢查水工涵閘混凝土結構質量，提升工程綜合效果。加強混凝土結構施工管理，有利于推動水利工程發(fā)展，避免出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，有利于提高人們生活質量以及工作環(huán)境安全系數(shù)，減少安全隱患。