水利施工中的混凝土裂縫的原因分析及防治措施探微

曾凡江

【摘要】加強(qiáng)對水利施工中的混凝土裂縫的原因分析及防治措施的研究，有利于提高水利施工水平，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，加強(qiáng)對水利施工中的混凝土裂縫的原因分析及防治措施的研究是非常必要的。本文筆者對水利施工中的混凝土裂縫的原因分析及防治措施進(jìn)行了分析探討，希望對相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】水利施工；混凝土裂縫；原因分析；防治措施

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對于水利工程的功能和質(zhì)量提出了更高的要求。目前水利工程涉及的項(xiàng)目較大，其規(guī)模也在不斷加大。盡管我國施工技術(shù)水平在不斷提高，但依然有待改進(jìn)，特別要加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督管理工作?，F(xiàn)階段普遍面臨的問題是施工中建筑物出現(xiàn)裂縫和滲漏，影響整個(gè)水利工程的安全與正常使用。造成水利工程建筑出現(xiàn)裂縫的原因有許多方面，主要包括：溫度、原材料質(zhì)量、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及施工不當(dāng)?shù)纫蛩亍Ｒ虼?，在水利工程質(zhì)量監(jiān)督管理工作中，要加強(qiáng)對于技術(shù)人員的管理，在發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題后應(yīng)立刻解決。同時(shí)，根據(jù)裂縫的不同狀況，采取合理的管控措施，將其危害性降至最低，提高水利工程的安全性與穩(wěn)定性，為社會(huì)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1、水利工程建筑施工裂縫所造成的危害

從壩工界的俗語“無壩不裂”中可以看出，在水利工程建設(shè)中，裂縫問題存在于混凝土壩的整個(gè)發(fā)展過程中。裂縫的出現(xiàn)會(huì)帶來不小的危害，不僅會(huì)導(dǎo)致滲漏，還會(huì)影響混凝土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與安全。當(dāng)混凝土表面出現(xiàn)裂縫時(shí)，會(huì)引發(fā)應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋，是擴(kuò)展深層裂縫的誘發(fā)因素。平行于壩軸線的貫穿裂縫還會(huì)削弱壩體的承載剛度，嚴(yán)重影響水利工程的安全運(yùn)行。當(dāng)裂縫與大氣、庫水以及河水相接觸時(shí)，會(huì)加速混凝土的老化及病變，難以保證水利工程質(zhì)量。與此同時(shí)，裂縫問題會(huì)導(dǎo)致蓄水量滲漏現(xiàn)象的產(chǎn)生，使得水中增加危害元素。由此產(chǎn)生的污染水源，將進(jìn)一步影響混凝土的穩(wěn)固性，改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，最終影響水利工程建筑的安全性。

2、水利工程建筑施工出現(xiàn)裂縫的成因分析

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致水利工程建筑出現(xiàn)裂縫

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，同樣會(huì)產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象?，F(xiàn)代化建筑中，沉降作用是出現(xiàn)裂縫的主要原因之一。當(dāng)水利工程建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師常會(huì)忽視地震載荷、冰載荷、雪載荷以及風(fēng)載荷等重要的載荷作用，缺乏對施工環(huán)境的全面測量與檢驗(yàn)。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中預(yù)測的受力作用與實(shí)際情況不相符，當(dāng)水利工程建筑的載荷作用超出上容許限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2.2 混凝土原材料導(dǎo)致水利工程建筑出現(xiàn)裂縫

混凝土的原材料主要包括水泥，石灰、石膏和外加劑等。在水利工程建筑中，原材料的質(zhì)量及其成分比例會(huì)直接影響到裂縫的出現(xiàn)狀況。當(dāng)骨料不符合施工要求時(shí)，混凝土的抗拉強(qiáng)度會(huì)受到影響，進(jìn)而影響其安全性。同時(shí)，當(dāng)混凝土的保護(hù)層厚度過薄，未達(dá)到施工要求時(shí)，混凝土保護(hù)層中的CO2會(huì)侵蝕鋼筋表層。由于鋼筋周圍混凝土的堿度被降低，因此鋼筋表面的氧化膜受損，使得鋼筋中發(fā)生銹蝕反應(yīng)，降低了鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)承載力，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫及滲漏現(xiàn)象。另外，對于外加劑的選擇也非常重要，一旦使用不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致與其他原材料發(fā)生不良化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

2.3 違規(guī)施工導(dǎo)致水利工程建筑施工出現(xiàn)裂縫

在水利工程建筑施工過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)具備專業(yè)知識(shí)及較高的技術(shù)水平。然而，在實(shí)際施工過程中，施工人員未能按照規(guī)定，運(yùn)用合理的混凝土振搗方式，導(dǎo)致出現(xiàn)多種質(zhì)量問題，在不均勻沉降的影響下水利工程建筑會(huì)出現(xiàn)裂縫。這種原因產(chǎn)生的施工裂縫一般很難控制，需要現(xiàn)場的施工管理人員嚴(yán)格把關(guān)。此外，如果混凝土的配合比不達(dá)標(biāo)，也會(huì)產(chǎn)生裂縫。在混凝土的后期養(yǎng)護(hù)階段，如果持續(xù)時(shí)間沒有達(dá)到技術(shù)要求，使其缺乏一定的潮濕度，仍然會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2.4 溫度導(dǎo)致水利工程建筑出現(xiàn)裂縫

在水利工程建筑施工中，由溫度引起的裂縫現(xiàn)象十分常見，特別是在溫差較大的季節(jié)。在混凝土在連續(xù)澆筑和凝固的過程中，會(huì)釋放大量的水化熱。受外界阻力的影響，聚集在混凝土內(nèi)部的熱量不易散發(fā)，導(dǎo)致其內(nèi)外部存在溫差。當(dāng)溫差過大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的溫度應(yīng)力，降低混凝土的強(qiáng)度。再降溫的過程中，當(dāng)溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力超出混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。另在，在混凝土拆模前后，也會(huì)因溫度驟降的原因，導(dǎo)致其表面出現(xiàn)裂縫，引發(fā)滲漏現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3、預(yù)防水利工程建筑施工出現(xiàn)裂縫的具體措施

3.1 進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在水利工程建筑施工過程中，溫度、沉降和收縮等作用都是導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的主要原因。因此，設(shè)計(jì)師在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮這些影響因素，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，減少由此產(chǎn)生的裂縫。具體措施包括：（1）在容易出現(xiàn)裂縫處，為避免溫度與收縮作用同時(shí)發(fā)生，可采取降低水利工程建筑物平面體量等措施，降低裂縫產(chǎn)生的概率。（2）利用保溫層報(bào)過建筑物的構(gòu)件，可避免較大溫差的產(chǎn)生，降低裂縫產(chǎn)生的概率。（3）當(dāng)混凝土強(qiáng)度過大時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生裂縫。因此，可選用強(qiáng)度適中的混凝土進(jìn)行預(yù)防，按構(gòu)造的相關(guān)要求，適當(dāng)配置鋼筋。

3.2 優(yōu)化混凝土原材料的選用和配合比

在水利工程建筑施工之前，應(yīng)當(dāng)按照設(shè)計(jì)要求選擇合適的混凝土。水泥方面盡量選擇水化速度慢、凝結(jié)時(shí)間長的品種。水泥的用量標(biāo)準(zhǔn)以混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)為宜。為提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，需要對砂、石中的泥含量進(jìn)行控制。細(xì)骨料建議選用Ⅱ區(qū)中砂，砂含量小于2%，石子含泥量小于1%。摻和料盡量選擇抗裂性好、需水量小的品種。同時(shí)，針對不同的膨脹效果，選取合適的膨脹劑。

3.3 加強(qiáng)水利工程建筑施工現(xiàn)場控制

由于違規(guī)施工會(huì)導(dǎo)致水利工程建筑出現(xiàn)裂縫，因此，在施工現(xiàn)場中需加強(qiáng)管理控制。首先，要合理安排施工工序，有效降低水利工程建筑各個(gè)構(gòu)件之間的應(yīng)力作用，避免出現(xiàn)早期的裂縫。其次，在保證混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，要嚴(yán)格控制攪拌混凝土的用水量，以降低混凝土的收縮強(qiáng)度。再次，注重對混凝土的養(yǎng)護(hù)。采用草簾等物品對混凝土進(jìn)行覆蓋，定期進(jìn)行澆水，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)持續(xù)十五天以上。最后，在混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)當(dāng)借助模板來支撐混凝土的自重，確保混凝土的形狀符合規(guī)定要求。為避免混凝土表面出現(xiàn)裂縫，還應(yīng)合理掌握其拆模時(shí)間。

3.4 注重對裂縫的修補(bǔ)處理

在水利工程建筑施工過程中，針對已出現(xiàn)的裂縫問題，需要進(jìn)行及時(shí)的修補(bǔ)處理。不僅可以避免裂縫繼續(xù)開裂，還能增強(qiáng)水利工程建筑的抗?jié)B性和耐用性。修補(bǔ)方式主要包括：表面修補(bǔ)法、壓力灌漿法以及結(jié)構(gòu)加固法。其一，表面修補(bǔ)法是最常用的修補(bǔ)措施。通過在裂縫表面涂刷油漆、瀝青等材料，或粘貼玻璃纖維布等方式，可以提高混凝土的抗壓力，避免裂縫和滲漏現(xiàn)象的產(chǎn)生。其二，壓力灌漿法，是水利工程建筑施工中內(nèi)部處理的主要方式。通過對裂縫進(jìn)行灌漿工作，待膠結(jié)材料硬化后，會(huì)使裂縫變得完整，保障水利工程建筑的穩(wěn)固性。根據(jù)灌漿材質(zhì)的不同，壓力灌漿法還可以分為水泥灌漿法和化學(xué)灌漿法。其三，當(dāng)裂縫很大，嚴(yán)重影響水利工程建筑的安全性時(shí)，需要采用結(jié)構(gòu)加固法進(jìn)行修補(bǔ)。具體可采用粘貼鋼板加固，加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積等措施。

4、結(jié)語

綜上所述，混凝土的質(zhì)量很大程度上決定著水利工程建筑的結(jié)構(gòu)安全性。因此，在水利工程建筑施工過程中，如何避免出現(xiàn)裂縫問題，成為重點(diǎn)研究的課題之一。文章在描述水利工程建筑施工裂縫所造成危害的基礎(chǔ)上，對裂縫的成因進(jìn)行分析。與此同時(shí)，提出預(yù)防出現(xiàn)裂縫的具體措施。首先，對水利工程建筑進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其次，優(yōu)化混凝土原材料的選用和配合比。

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