水工建筑中混凝土裂縫問題及應(yīng)對(duì)淺析

楊明勝

（松桃苗族自治縣躍進(jìn)水庫管理所，貴州 松桃 554100）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，建筑的發(fā)展也達(dá)到了前所未有的快速水平，許多新的設(shè)計(jì)理論、建筑材料和施工方法被應(yīng)用并付諸實(shí)踐。但是，這些方法的應(yīng)用也經(jīng)常出現(xiàn)問題，需要及時(shí)采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施，以免造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人身傷害。在世界范圍內(nèi)，水利工程自上個(gè)世紀(jì)以來發(fā)展迅速，規(guī)模呈上升趨勢。在如此快速的發(fā)展中，水利工程出現(xiàn)的最嚴(yán)重、最普遍的問題之一，即水利工程建筑中出現(xiàn)裂縫。

1 水工建筑概述

水利建筑有著悠久的歷史，從古代到今天，我國修建了許多著名的水利建筑，如我國春秋兩季興建的黃河岸工程、都江堰工程等，水利工程為人們提供防治洪水、生計(jì)和發(fā)電所需的安全保障。

1.1 水工建筑的分類

水工建筑物按功能分為一般水工建筑物和專用水工建筑物，常見的水工結(jié)構(gòu)有水閘、海峽和大壩。這種水工建筑物是淡水建筑物，溢流口、閘門、溢流壩、排水隧道等。此類水工建筑物為卸荷結(jié)構(gòu)；船閘、泵站等，這樣的液壓系統(tǒng)，這些結(jié)構(gòu)是取水系統(tǒng)，還有輸水系統(tǒng)和改善河流的系統(tǒng)。特種水工結(jié)構(gòu)分為水電結(jié)構(gòu)、渠道結(jié)構(gòu)、港灣水結(jié)構(gòu)和壩體橫向結(jié)構(gòu)。也有一些水工建筑物的功能不明確，不能嚴(yán)格歸類，例如閥門不僅具有擋水功能，還具有泄水功能[1]。

1.2 水工建筑的特性

①水工建筑物受自然條件和環(huán)境影響，對(duì)建筑物的地質(zhì)、地形、氣象、水文等產(chǎn)生重大影響，嚴(yán)重制約了選址、施工進(jìn)度和工程安全、工程竣工進(jìn)度等。②水工建筑物的工作條件十分艱苦。例如，各種水壩和防波堤都是保水結(jié)構(gòu)。這些水工結(jié)構(gòu)必須承受來自水側(cè)的巨大水壓；然而，防洪壩、閘門和排水結(jié)構(gòu)（如水隧道）對(duì)河岸有巨大的侵蝕作用。③水利工程最大的特點(diǎn)之一是施工難度極大，因?yàn)樵谑┕み^程中需要考慮到各種因素，如施工中的洪水、結(jié)構(gòu)撓度和閉合等，需要有一個(gè)結(jié)構(gòu)，將承受困難的基礎(chǔ)和地下工作。④水利工程結(jié)構(gòu)的大型保水結(jié)構(gòu)失效，將給下游帶來不可挽回的巨大損失和災(zāi)難。

2 水工建筑中的混凝土裂縫問題

2.1 塑料收縮裂紋

塑性收縮裂縫是混凝土中的一種常見裂縫，在新澆筑的物體中很容易出現(xiàn)，如果新鑄件成功，水分揮發(fā)導(dǎo)致表面收縮和塑性收縮裂紋。通常，這種裂縫主要發(fā)生在混凝土表面相對(duì)平坦的地方[2]。

2.2 沉積物裂縫

在地基施工中，由于地基不同，組合或構(gòu)件的效果不是最優(yōu)的：建成后，粗骨料在建筑材料中沉降，置換一定量的空氣和水分，容易產(chǎn)生收縮裂縫。這種開裂破壞性很大，會(huì)超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度的剪應(yīng)力，影響工程的整體質(zhì)量。

2.3 凝縮性裂縫

施工過程中，混凝土和骨料混合后，表層土變厚，收縮能力大，下層混凝土干燥時(shí)收縮能力低，導(dǎo)致凝裂。

2.4 溫度裂縫

凍脹裂縫主要是由溫度裂紋引起的，在混凝土澆筑的初始階段，溫度過低會(huì)導(dǎo)致凍裂。這種裂縫是不可逆的，一般會(huì)影響施工質(zhì)量。混凝土脫模時(shí)，混凝土內(nèi)部溫度與外部溫度的溫差過大，散熱速度變化很大，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部形成熱裂紋[3]。

2.5 過載開裂

當(dāng)構(gòu)件在施工過程中超過設(shè)計(jì)的均布荷載時(shí)，就會(huì)發(fā)生過應(yīng)力開裂。超載時(shí)，混凝土發(fā)生變形和荷載不均，沿受力鋼筋垂直方向形成裂縫，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全。圖1 為過載裂縫。

圖1 過載裂縫

2.6 施工裂縫

在混凝土的施工中，由于施工不當(dāng)，出現(xiàn)了施工裂縫。例如，在澆筑混凝土?xí)r，鋼模板不會(huì)變硬并出現(xiàn)變形裂縫。澆筑前澆水不當(dāng)，導(dǎo)致混凝土與模板粘連，養(yǎng)護(hù)效果不理想。在組裝混凝土構(gòu)件時(shí)，發(fā)生了影響混凝土質(zhì)量的施工錯(cuò)誤：地板的澆筑。當(dāng)混凝土被剝離時(shí)，混凝土構(gòu)件的角部區(qū)域因不正確的剝離過程而損壞。

3 水工建筑物混凝土裂縫的主要原因

3.1 混凝土本身的原因

在水利工程中，材料的好壞決定了施工的整體質(zhì)量，所以混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因之一就是混凝土本身，整體結(jié)構(gòu)初步受壓，出現(xiàn)變形裂縫。同時(shí)，由于混凝土本身沒有導(dǎo)熱性，在水化階段大量的溫度集中在混凝土中，難以迅速散去，產(chǎn)生較大的拉力。

3.2 設(shè)計(jì)原因

在規(guī)劃結(jié)構(gòu)時(shí)，規(guī)劃者必須特別注意施工階段存在裂縫風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域，以優(yōu)化結(jié)構(gòu)并智能地組織施工過程。但在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，由于數(shù)據(jù)存在一定誤差，缺乏合理性，難以有效提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，施工過程也不合理，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫和阻塞，難以管理[4]。

3.3 施工影響

結(jié)構(gòu)沖擊在混凝土裂縫的成因中起著重要作用。起初施工工藝選擇不合理，不能滿足混凝土結(jié)構(gòu)的要求，隨后混凝土出現(xiàn)裂縫。在混凝土振動(dòng)工作中，由于振動(dòng)工作沒有完全實(shí)現(xiàn)，效果不理想。混凝土澆筑完成后，必須硬化并定期噴水，以控制混凝土內(nèi)外溫差，以免產(chǎn)生塑性收縮、裂縫和溫度裂縫。但由于不進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，選擇的方法不合適，防治效果不理想等，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

3.4 監(jiān)管不當(dāng)

當(dāng)水利工程出現(xiàn)很多裂縫是由于施工不當(dāng)造成的，需要更多的監(jiān)督來減少施工過程中造成的裂縫。施工部門要對(duì)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，不斷改進(jìn)現(xiàn)有的施工方法，及時(shí)解決施工現(xiàn)場的技術(shù)問題，以免出現(xiàn)進(jìn)一步的裂縫。然而，目前對(duì)水管理項(xiàng)目的監(jiān)管相對(duì)較低，管理人員自身素質(zhì)不高，對(duì)造成的裂縫無法及時(shí)消除，最終導(dǎo)致更大的風(fēng)險(xiǎn)。

4 水工建筑物混凝土裂縫的防治措施

4.1 設(shè)計(jì)方面

在建造水工建筑物時(shí)想要很好地避免混凝土裂縫的出現(xiàn)，必須從設(shè)計(jì)開始。規(guī)劃人員應(yīng)評(píng)估和識(shí)別可能出現(xiàn)的混凝土裂縫，明確混凝土裂縫的具體原因，以制定有意義的設(shè)計(jì)方案并制定有意義的控制計(jì)劃，例如選擇鋼筋、控制鋼筋間距等。在施工過程中提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，可以有效減少裂縫的發(fā)生。當(dāng)然，在這個(gè)階段需要智能控制混凝土的配比，還要將流量和水泥體積控制在相應(yīng)的范圍內(nèi)。最大限度地提高混凝土配合比的質(zhì)量，減少用水量，并加入一定量的粉煤灰，以提高混凝土的和易性。還可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)拉伸力，從而可以有效控制收縮，減少收縮。

4.2 施工質(zhì)量控制

在選擇施工方案時(shí)，要充分考慮混凝土產(chǎn)生裂縫的原因和預(yù)防措施，考慮澆筑的時(shí)機(jī)和具體的澆筑條件，制定有效的預(yù)防方案。例如，如果天氣溫度變化或溫差較大，應(yīng)相應(yīng)減少餡料的數(shù)量，以免發(fā)生溫裂。如果溫度過低，還應(yīng)進(jìn)行保溫工作，防止混凝土凍結(jié)和凍裂。在施工過程中，還應(yīng)控制好施工質(zhì)量，有效防止和避免出現(xiàn)裂縫。首先必須檢查混凝土的混凝土配比是否合理、科學(xué)，以滿足混凝土施工的要求，檢測合格后可用于水工結(jié)構(gòu)，安裝鋼模板時(shí)，必須嚴(yán)格遵守施工方案。確定主要安裝位置并確保其強(qiáng)度足以有效防止混凝土在施工過程中變形。振搗混凝土?xí)r，要加強(qiáng)工作質(zhì)量控制，選擇合適的施工工藝，保證混凝土的密實(shí)度。

4.3 維護(hù)方面

混凝土澆筑完成后，要做好預(yù)防工作，以控制混凝土的內(nèi)外溫差，盡可能減小內(nèi)外溫差。通常，維護(hù)中常用的方法是噴水，可以有效控制微小的溫差。此外，可相應(yīng)延長脫模時(shí)間，破壞后進(jìn)行回填和涂裝，可有效降低溫度和對(duì)混凝土裂縫的影響。

4.4 裂縫的后續(xù)修復(fù)

如果水工建筑物出現(xiàn)混凝土裂縫，則必須采取適當(dāng)?shù)牧芽p修補(bǔ)措施，以免裂縫擴(kuò)大，對(duì)設(shè)計(jì)影響較大。去除表面細(xì)小裂縫時(shí)，可鋪設(shè)箔材，既提高了表面質(zhì)量，又保證了混凝土的耐久性。如果遇到比較寬的裂縫，可以回填和修復(fù)，主要是用砂漿。修補(bǔ)窄而深的裂縫時(shí)可采用壓力修補(bǔ)，使用壓力將修補(bǔ)材料注入帶有薄體材料和黏合劑的裂縫中。

4.5 施工管理手段

技術(shù)是整個(gè)施工過程中最重要的工作水平。在混凝土施工中，技術(shù)作為工程質(zhì)量的臨時(shí)障礙起著重要的作用，因此，技術(shù)管理在施工過程中非常重要。在水廠建設(shè)中，加強(qiáng)項(xiàng)目準(zhǔn)備階段的技術(shù)水平管理，有針對(duì)性地提高技術(shù)含金量，避免混凝土開裂，努力在施工過程中加強(qiáng)施工質(zhì)量監(jiān)督檢查，提高工程質(zhì)量。同時(shí)，我們?cè)跈z驗(yàn)過程中嚴(yán)格遵守建筑標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)質(zhì)量規(guī)范，建立了完善的質(zhì)量檢驗(yàn)體系和檢測設(shè)施。同時(shí)，大力實(shí)施全面質(zhì)量管理，抓好基礎(chǔ)，從源頭提高工程質(zhì)量。

5 結(jié)語

綜上所述，可以說水利工程大多應(yīng)用于防洪、水電發(fā)電、土地灌溉、港灣路徑等與我們的日常生活息息相關(guān)的領(lǐng)域。因此，對(duì)于各種大壩、溢流通道、隧道等各種重要水工建筑物能否正確修補(bǔ)混凝土裂縫，對(duì)于這些水工建筑物的安全穩(wěn)定至關(guān)重要。因此，我們需要在對(duì)混凝土裂縫性質(zhì)、裂縫產(chǎn)生的原因、裂縫形狀的深度和強(qiáng)度等進(jìn)行清晰詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)這些裂縫的出現(xiàn)，提供有效的預(yù)防措施，以及對(duì)裂縫進(jìn)行及時(shí)的修復(fù)，如果處理得當(dāng)，可以防止事態(tài)進(jìn)一步惡化，從而減少對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全的影響。