水利工程施工中混凝土裂縫防治策略探討

楊 軍

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

水利工程施工中，混凝土的施工較為專業(yè)，且其施工流程較為復(fù)雜，主要包括原材料的配置、混凝土的攪拌、振搗以及澆筑等，必要的情況下可能還會(huì)涉及混凝土的運(yùn)輸問題。在以上施工流程中，如若任何一個(gè)流程出現(xiàn)問題，便可能會(huì)導(dǎo)致混凝土的施工出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，降低混凝土施工質(zhì)量。事實(shí)上，混凝土裂縫問題在其施工中較為常見，而裂縫產(chǎn)生的原因多種，具體的處理方式優(yōu)缺點(diǎn)各異，為防止裂縫的產(chǎn)生，施工人員需要增加自身對(duì)于各類裂縫的了解。

1 水利工程施工中混凝土裂縫類型介紹

1.1 溫度裂縫

溫度裂縫，其產(chǎn)生的原因與混凝土中水泥的含量較高有關(guān)。當(dāng)混凝土澆筑施工完成之后，水泥在硬化的過程中可能會(huì)發(fā)生水化熱反應(yīng)，進(jìn)而釋放出大量熱，此時(shí)混凝土的內(nèi)部溫度會(huì)逐漸升高，而在外部溫度不變的情況下，混凝土的內(nèi)外溫差逐漸增大。當(dāng)混凝土基本固結(jié)時(shí)，其內(nèi)部溫度會(huì)逐漸降低，此時(shí)混凝土容易出現(xiàn)收縮變形問題，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土施工結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫，影響混凝土施工質(zhì)量。與此同時(shí)，還會(huì)影響混凝土施工的美觀度，降低混凝土結(jié)構(gòu)的承載力以及耐久性等。除此之外，如若在混凝土原材料的配比過程中，材料配比不科學(xué)，也會(huì)導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生，該病害主要發(fā)生在散熱條件較差的大體積混凝土施工當(dāng)中。

1.2 干縮裂縫

干縮裂縫主要出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)施工完成之后，大致出現(xiàn)的時(shí)間是在養(yǎng)護(hù)施工結(jié)束后的15 d 之內(nèi)，其產(chǎn)生的原因與混凝土的養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量有關(guān)。如若混凝土的養(yǎng)護(hù)方式缺乏科學(xué)性，便有可能會(huì)出現(xiàn)干縮裂縫。除此之外，受自然環(huán)境的影響，混凝土可能會(huì)出現(xiàn)水分流失的現(xiàn)象，如若流失現(xiàn)象較為嚴(yán)重，混凝土便會(huì)出現(xiàn)大面積的干縮，最終導(dǎo)致混凝土施工結(jié)構(gòu)出現(xiàn)干縮裂縫。同時(shí)，大體積混凝土表面干縮時(shí)可能會(huì)受內(nèi)部約束，此時(shí)拉應(yīng)力增大的情況下容易出現(xiàn)干縮裂縫。該裂縫的主要特征是呈網(wǎng)狀分布，寬度在0.05～0.2 mm 之間，一旦出現(xiàn)干縮裂縫，混凝土的抗?jié)B性以及抗壓性等會(huì)遭受不良影響，不僅會(huì)降低混凝土的施工質(zhì)量，還會(huì)縮短混凝土的使用壽命。

1.3 荷載裂縫

荷載裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏合理性，具體表現(xiàn)介紹如下：其一，結(jié)構(gòu)模型的計(jì)算缺乏合理性，部分計(jì)算數(shù)據(jù)缺失，施工模型的構(gòu)建缺乏科學(xué)性。其二，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的受力分析與工程實(shí)際的受力分析存在較大偏差，與此同時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)的荷載缺失或偏小。其三，混凝土結(jié)構(gòu)施工中，施工人員內(nèi)力以及配筋的計(jì)算存在錯(cuò)誤，計(jì)算結(jié)果存在較大誤差，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)施工的安全系數(shù)偏低。其四，在可行性結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員忽視了施工問題，設(shè)計(jì)截面不足的同時(shí)，部分施工結(jié)構(gòu)的處理缺乏科學(xué)性，加之鋼筋設(shè)置數(shù)量有誤，進(jìn)而會(huì)對(duì)混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)施工剛度產(chǎn)生不良影響。另外，各預(yù)制結(jié)構(gòu)安裝不當(dāng)、施工操作不合理以及相關(guān)施工流程順序不對(duì)等都會(huì)出現(xiàn)荷載裂縫。

1.4 沉降裂縫

沉降裂縫的產(chǎn)生主要是與地基結(jié)構(gòu)的施工有關(guān)，如若在地基施工過程中存在地基土質(zhì)不均勻，或者是模板支撐間距較大等現(xiàn)象，可能會(huì)導(dǎo)致地基出現(xiàn)質(zhì)量問題，進(jìn)而混凝土施工結(jié)構(gòu)可能會(huì)出現(xiàn)沉降裂縫。該病害常見于冬季，冬季模板支撐需要在凍土之上，受天氣影響，如若氣溫升高，凍土層可能會(huì)出現(xiàn)解凍現(xiàn)象，此時(shí)土層會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降，容易導(dǎo)致模板支撐出現(xiàn)失穩(wěn)問題，最終會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降裂縫。沉降裂縫主要具有貫穿性以及深進(jìn)性等特點(diǎn)，裂縫的走向易受沉降情況的影響，較小裂縫多與地面垂直或與地面呈現(xiàn)30°～45°角，而較大裂縫，其具有一定的錯(cuò)位性，如若沉降量較大，則裂縫寬度較大。此外，沉降裂縫的產(chǎn)生與溫度關(guān)系較小，如若地基變形穩(wěn)定，則裂縫問題不會(huì)再嚴(yán)重。

1.5 施工裂縫

施工裂縫主要是指混凝土構(gòu)件的質(zhì)量問題，當(dāng)各構(gòu)件在制造、脫模以及運(yùn)輸?shù)倪^程中，受外界諸多因素的影響，容易出現(xiàn)各種裂縫，例如橫向裂縫、縱向裂縫以及貫穿式裂縫等，如若施工人員未能對(duì)其進(jìn)行及時(shí)處理，裂縫會(huì)逐漸延長(zhǎng)，最終會(huì)影響混凝土整體結(jié)構(gòu)。此種裂縫產(chǎn)生的原因多種，例如構(gòu)件支撐位置不當(dāng)、木模施工之前未澆水濕透以及構(gòu)件運(yùn)輸時(shí)遭受振動(dòng)沖擊等，需要施工人員在各構(gòu)件運(yùn)輸以及現(xiàn)場(chǎng)施工過程中小心、謹(jǐn)慎，并做好各構(gòu)件的保護(hù)工作。

1.6 塑性收縮裂縫

混凝土在完全凝結(jié)之前，如若其水分蒸發(fā)速度較快，便可能會(huì)出現(xiàn)塑性收縮裂縫。該裂縫易受天氣條件的影響，經(jīng)常出現(xiàn)在風(fēng)力較大以及干熱天氣當(dāng)中，裂縫的形狀大多是兩端細(xì)、中間寬，各裂縫之間長(zhǎng)短不一，最長(zhǎng)裂縫范圍是2～3 m，最短裂縫范圍是20～30 cm，寬度一般在1～5 mm 范圍內(nèi)，且各裂縫之間互不相連。該裂縫產(chǎn)生的原因介紹如下：混凝土在凝結(jié)之前，其強(qiáng)度較小，此時(shí)受外界因素的影響，例如高溫天氣或大風(fēng)天氣等，混凝土表面水分的蒸發(fā)速度會(huì)逐漸加快，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土毛細(xì)管中的負(fù)壓增加，混凝土?xí)霈F(xiàn)急劇收縮的現(xiàn)象，如若此時(shí)混凝土強(qiáng)度無(wú)法與其收縮進(jìn)行抵抗，便會(huì)出現(xiàn)塑性收縮裂縫。此外，如若混凝土的凝結(jié)時(shí)間不足或水灰比配置不合理等，也會(huì)引發(fā)塑性收縮裂縫病害。

2 水利工程施工中混凝土裂縫產(chǎn)生原因

混凝土施工工藝較為復(fù)雜，施工過程中存在諸多影響因素，若想防止裂縫的出現(xiàn)，施工人員需要優(yōu)先對(duì)裂縫產(chǎn)生的各種原因進(jìn)行了解，隨后有針對(duì)性地制定防治方案，盡可能降低裂縫病害出現(xiàn)的概率。通過對(duì)混凝土裂縫的分析，其可以分為兩大類，一類是荷載裂縫，一類是非荷載裂縫，相比于前者，后者在水利工程施工中較為常見，具體產(chǎn)生原因見下表1所示。

表1 混凝土裂縫產(chǎn)生原因

3 水利工程施工中混凝土裂縫防治措施

3.1 合理選擇配置材料

混凝土屬于混合物，其各原材料的科學(xué)配比對(duì)于施工質(zhì)量具有重要影響。其一，砂子的選擇。采購(gòu)人員需要優(yōu)選連續(xù)級(jí)配、等級(jí)較高以及含泥量超過3%的人工砂，在砂子進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)之前，質(zhì)檢人員需要對(duì)其堿活性進(jìn)行檢驗(yàn)。其二，水泥的選擇。常用的水泥材料為普通硅酸鹽水泥，其水化熱偏低，且強(qiáng)度大于42.5，在實(shí)際施工中，依據(jù)施工要求可以適當(dāng)配以火山灰水泥或礦渣水泥等，有助于防止混凝土裂縫的產(chǎn)生，提高混凝土施工質(zhì)量。其三，粉煤灰的選擇，其屬于水泥材料的替代品，優(yōu)選一級(jí)粉煤灰，且需要在拌和過程中將其添加量控制在40%以內(nèi)，以此為混凝土易性提供保障。其四，水與外加劑。水選用于生活用水即可，使用之前水需要經(jīng)過懸浮物以及酸堿度測(cè)試；外加劑，依據(jù)氣候條件合理添加復(fù)合型或抗凍外加劑。

3.2 科學(xué)控制拌和質(zhì)量

混凝土原材料的選擇需要考慮性價(jià)比，而混凝土的拌和需要注意粗、細(xì)骨料的含水率問題。在混凝土攪拌前期，施工人員需要依據(jù)天氣變化對(duì)粗、細(xì)骨料含水率的變化進(jìn)行檢測(cè)，如若是晴天，每班抽2 次進(jìn)行檢測(cè)即可；如若是雨天，則需要實(shí)時(shí)進(jìn)行抽測(cè)，以便于混凝土各原材料攪拌配比的科學(xué)調(diào)整。混凝土攪拌常用設(shè)備為強(qiáng)制式攪拌機(jī)，設(shè)備運(yùn)行之前需要對(duì)其計(jì)量器具進(jìn)行檢定，并對(duì)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行校對(duì)。待混凝土原材料計(jì)量操作完成之后，施工人員需要先將細(xì)骨料、礦物質(zhì)以及水泥等加入至攪拌機(jī)當(dāng)中進(jìn)行攪拌，隨后加水?dāng)嚢柚辽皾{，再加入粗骨料進(jìn)行攪拌，最后是添加外加劑攪拌均勻即可。此外，混凝土攪拌期間攪拌時(shí)間以及攪拌速度的控制十分重要，施工人員需要科學(xué)把控。

3.3 強(qiáng)化施工過程控制

強(qiáng)化施工過程控制主要是指對(duì)混凝土澆筑流程的管控，澆筑前期，施工人員應(yīng)該避開大風(fēng)、高溫、降溫以及暴曬等極端天氣，必要的情況下，施工期間需要做好遮擋以及保溫處理。同時(shí)，施工人員需要檢查模板以及鋼筋的施工質(zhì)量，避免其質(zhì)量問題影響混凝土施工質(zhì)量。針對(duì)于澆筑方式的選擇，需要依據(jù)實(shí)際施工要求，澆筑時(shí)混凝土的澆筑高度應(yīng)低于3 m，且需要進(jìn)行分層分塊澆筑，澆筑的具體厚度不應(yīng)大于200 m。此外，混凝土澆筑需要注意連續(xù)性，盡可能一次性澆筑成功，如若出現(xiàn)間隔，間隔時(shí)間不宜過長(zhǎng)，以免影響混凝土的澆筑質(zhì)量。如若混凝土澆筑的區(qū)域面積較大，施工人員可以單獨(dú)進(jìn)行澆筑施工。

3.4 加強(qiáng)后期養(yǎng)護(hù)施工

混凝土裂縫的產(chǎn)生與混凝土后期的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量關(guān)系密切，且養(yǎng)護(hù)施工是混凝土施工質(zhì)量的重要保障。養(yǎng)護(hù)施工的主要目的是讓混凝土盡快適應(yīng)溫濕環(huán)境，避免因其內(nèi)部溫差較大而影響混凝土施工質(zhì)量，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫病害。混凝土施工完成之后，施工人員需要使用塑料薄膜將混凝土表面進(jìn)行覆蓋，以此減緩混凝土內(nèi)部水分的蒸發(fā)速度，防止混凝土內(nèi)部水泥材料發(fā)生水化熱反應(yīng)。如若外部環(huán)境溫度較高，施工人員需要定期向混凝土表面灑水，以此控制其內(nèi)外溫度差，防止其出現(xiàn)裂縫問題。常規(guī)情況下，混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14 d，養(yǎng)護(hù)期間禁止人員以及車輛等進(jìn)入養(yǎng)護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，破壞混凝土的養(yǎng)護(hù)效果。另外，如若是不宜使用灑水法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的大面積混凝土，施工人員可以使用噴涂薄膜養(yǎng)生液法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.5 加大施工監(jiān)管力度

混凝土施工流程眾多，每一施工工藝都會(huì)對(duì)其施工質(zhì)量產(chǎn)生影響，為防止裂縫問題的產(chǎn)生，施工期間工程監(jiān)管人員需要加強(qiáng)對(duì)混凝土施工的監(jiān)管，并逐步加大監(jiān)管力度。在實(shí)際的施工中，監(jiān)管人員需要加強(qiáng)對(duì)混凝土溫度及收縮變形度的檢測(cè)，及時(shí)觀察混凝土施工變化，一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，避免引發(fā)質(zhì)量問題。此外，混凝土的施工質(zhì)量對(duì)于其裂縫病害的預(yù)防具有重要影響，施工人員需要科學(xué)控制混凝土性能，并不斷強(qiáng)化混凝土的抗裂能力，盡可能防止出現(xiàn)貫穿性裂縫，重在保證混凝土結(jié)構(gòu)施工的整體性。同時(shí)，施工期間，監(jiān)管人員需要加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)管，即混凝土每一施工工藝完成之后都需要進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

水利工程屬于基礎(chǔ)性工程，其建設(shè)需要混凝土施工，且混凝土的施工質(zhì)量具有重要影響。為此，建設(shè)企業(yè)以及施工單位等需要加強(qiáng)對(duì)混凝土施工質(zhì)量的管控，盡可能降低混凝土出現(xiàn)裂縫的幾率。當(dāng)前，常見的混凝土施工裂縫主要包括沉降裂縫、施工裂縫、干縮裂縫、荷載裂縫、溫度裂縫以及塑性收縮裂縫等，需要施工人員合理選擇配置材料、科學(xué)控制拌和質(zhì)量，并在強(qiáng)化施工過程控制的同時(shí)，加大施工監(jiān)管力度，注重后期養(yǎng)護(hù)施工工作的開展。