探討水利施工中的混凝土防裂縫技術(shù)

◎ 劉宏志 廣東河海工程咨詢有限公司

1.引言

混凝土是水利工程施工中的一種重要材料，是水利工程建設(shè)的基礎(chǔ)。雖然混凝土材料具有諸多性能優(yōu)勢(shì)，尤其在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與防滲性方面較為出色，但水利施工中還是常常出現(xiàn)混凝土裂縫問(wèn)題，這對(duì)水利工程的建設(shè)質(zhì)量造成影響。在當(dāng)前我國(guó)水利工程建設(shè)需求量不斷增加，工程建設(shè)質(zhì)量要求日益提升的情況下，更需要我們對(duì)混凝土裂縫問(wèn)題做好防治，從而切實(shí)提升我國(guó)水利工程建設(shè)的整體水平。

2.當(dāng)前水利施工中混凝土裂縫的常見(jiàn)類型

雖然混凝土本身具有較強(qiáng)的性能優(yōu)勢(shì)，但其同樣會(huì)受到一些因素影響而產(chǎn)生裂縫。就水利施工而言，其施工中常見(jiàn)的混凝土裂縫類型主要有龜縮裂縫、塑性收縮裂縫、沉陷裂縫以及溫差裂縫。

龜縮裂縫是混凝土發(fā)生失水而使混凝土結(jié)構(gòu)過(guò)于干燥，壓縮應(yīng)力超過(guò)混凝土內(nèi)部抗壓能力從而產(chǎn)生收縮裂縫。這類裂縫一般為網(wǎng)狀分布形態(tài)，其直接影響就是降低混凝土結(jié)構(gòu)的防滲與抗壓能力，因此這種裂縫對(duì)水利工程有著較大危害。

塑性收縮裂縫同樣是因混凝土內(nèi)水分流失導(dǎo)致，但其與龜縮裂縫的區(qū)別在于其是在混凝土凝固之前發(fā)生的。這種裂縫的產(chǎn)生多受自然條件如較強(qiáng)風(fēng)力、太陽(yáng)暴曬等影響而造成，在外觀形態(tài)上主要是兩邊窄中間寬，這種裂縫同樣影響水利工程質(zhì)量。

沉陷裂縫主要是因地基地不均勻沉降而造成的，其一般在水利工程中都是以貫穿性裂縫形態(tài)存在，且地基沉降方向與深度都將影響其裂縫寬度。這種裂縫對(duì)水利工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性將會(huì)產(chǎn)生較大影響。

溫差裂縫主要是由混凝土內(nèi)外部溫差存在而造成的。這是因?yàn)榛炷磷陨淼乃療徇^(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量熱量，但混凝土體內(nèi)外的散熱速度是不同，其表面散熱速度較快，而內(nèi)部熱量散熱較慢，導(dǎo)致大量熱量在內(nèi)部積聚，從而使內(nèi)外部產(chǎn)生較大溫差。這種溫差所產(chǎn)生的巨大張力會(huì)超出混凝土本身的抗拉應(yīng)力，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫。

3.水利施工中導(dǎo)致混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

雖然混凝土裂縫產(chǎn)生多是受外界條件影響而導(dǎo)致的，但歸結(jié)到水利施工中則是因施工不到位以及對(duì)混凝土關(guān)注不足而造成的。因此，找出施工中存在的問(wèn)題，有助于我們對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行防治。

首先，水利施工中對(duì)混凝土配比不當(dāng)將造成混凝土裂縫。對(duì)于混凝土材料而言，其需要經(jīng)由各種集料與膠合料配比而成，如果配比不當(dāng)就有可能使混凝土收縮量處于一個(gè)不穩(wěn)定狀態(tài)，進(jìn)而使混凝土的性能受到影響，如抗拉能力降低、收縮量變大等。這種情況下混凝土就更容易受到外界環(huán)境影響而出現(xiàn)裂縫。因此施工過(guò)程中混凝土的配比不當(dāng)是導(dǎo)致混凝土裂縫出現(xiàn)的人為原因之一。

其次，施工中未能對(duì)混凝土構(gòu)件受力進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。對(duì)于水利工程而言，其本身結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，混凝土作為主要構(gòu)件的施工材料，其將在工程中承擔(dān)著較大的荷載，因此施工中需要對(duì)混凝土構(gòu)件荷載進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照相關(guān)力學(xué)原理進(jìn)行受力控制。但現(xiàn)階段水利施工中卻往往忽視混凝土構(gòu)件受力的研究，導(dǎo)致其設(shè)計(jì)與施工中未保證其構(gòu)件受力的合理性，進(jìn)而使混凝土構(gòu)件受力超出荷載而產(chǎn)生裂縫。

最后，施工中操作不當(dāng)而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生?；炷恋氖┕ひ彩且豁?xiàng)有著嚴(yán)格要求的工作，其中每個(gè)施工環(huán)節(jié)如果操作不當(dāng)都有可能影響混凝土結(jié)構(gòu)性能，從而引發(fā)裂縫問(wèn)題。如鋼筋綁扎距離控制不當(dāng)使得混凝土局部抗拉力發(fā)生變化，進(jìn)而混凝土在受環(huán)境條件影響下就會(huì)出現(xiàn)裂縫；模板拆除過(guò)早使得混凝土凝固的強(qiáng)度與硬度都達(dá)不到施工標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而引發(fā)裂縫。此外還有許多施工中的不當(dāng)操作都會(huì)對(duì)混凝土裂縫的產(chǎn)生帶來(lái)隱患，因此這一人為因素是絕對(duì)不可忽視的。

4.水利施工中的混凝土防裂縫技術(shù)

4.1 對(duì)混凝土原材料質(zhì)量與配比進(jìn)行嚴(yán)格控制

從上述分析可知，混凝土的配比將影響其本身的質(zhì)量與性能，同時(shí)混凝土配比原材料的質(zhì)量也將對(duì)其最終性能產(chǎn)生影響，因此，在水利施工防止混凝土裂縫方面，首先就需要做好其原材料質(zhì)量與配比的嚴(yán)格控制。一方面，水利施工中必須結(jié)合工程的實(shí)際需求和相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)去選擇合理的原材料，不同水利工程施工部位其對(duì)混凝土性能要求也不同，其原材料選擇也存在差異。如對(duì)于水利工程中經(jīng)常受水沖刷的部位，其混凝土原材料中的水泥就應(yīng)該選擇硅酸鹽水泥，而水下部位則可以選擇礦渣硅酸鹽水泥。另一方面，在混凝土配比過(guò)程中，需要結(jié)合工程實(shí)際以及水利工程混凝土材料的相關(guān)配比規(guī)定來(lái)對(duì)其各種原材料的添加比例進(jìn)行科學(xué)配置。如為滿足水利工程混凝土材料的控砂率、坍落度等規(guī)定，配比中就應(yīng)該適當(dāng)加入高粉煤灰，以提升混凝土性能強(qiáng)度并降低其熱度。此外，為確?；炷僚浔鹊暮侠硇?，配置完成后還需要對(duì)其成品進(jìn)行必要的檢測(cè)，以確保不存在問(wèn)題。

4.2 規(guī)范混凝土澆筑施工

混凝土施工過(guò)程中操作將對(duì)其結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生影響，因此混凝土澆筑施工中必須對(duì)其施工技術(shù)加以規(guī)范。如在進(jìn)行基巖面澆筑時(shí)，就需要在其上鋪設(shè)水泥砂漿，并將其厚度控制在2至3厘米。對(duì)于大體積混凝土的澆筑，施工中必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)厚度、規(guī)定的順序與方向進(jìn)行分層澆筑，同時(shí)澆筑期間不能向倉(cāng)內(nèi)加水。如果水利施工現(xiàn)場(chǎng)溫度高于20℃，則混凝土澆筑的間隔時(shí)間必須根據(jù)混凝土材料的類型進(jìn)行嚴(yán)格控制，以避免間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)出現(xiàn)深層裂縫。最后，還需要對(duì)澆筑完成的混凝土進(jìn)行嚴(yán)密的振搗，確保每一個(gè)位置都振搗到位。

4.3 做好澆筑尺寸的控制

根據(jù)實(shí)踐研究，直徑小于15厘米的圓柱形澆筑塊是不需要進(jìn)行防裂的，而澆筑塊的尺寸大小則與裂縫的發(fā)生概率成正比，即尺寸越大，出現(xiàn)裂縫的可能性越大，所以對(duì)于澆筑尺寸的控制是十分必要的。一般施工中應(yīng)將澆筑尺寸進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與分配，同時(shí)將其長(zhǎng)寬比控制在1至2之間，如此能夠有效減少裂縫發(fā)生的可能。

4.4 做好澆筑進(jìn)度的控制

水利施工中混凝土材料對(duì)溫度的要求較為嚴(yán)格，所以為防止因溫度問(wèn)題而出現(xiàn)混凝土裂縫，就需要在澆筑施工中通過(guò)澆筑進(jìn)度的控制來(lái)控制好施工溫度。具體而言，水利施工中應(yīng)該對(duì)澆筑進(jìn)度進(jìn)行合理安排，確保每一層澆筑之間間隔的合理性，同時(shí)可以嘗試進(jìn)行澆筑間歇中的初期通水。例如對(duì)于10至15米的澆筑厚度，如果施工時(shí)間在冬季，則其澆筑的間隔一般應(yīng)控制在3至7天；如果澆筑時(shí)間選擇在3至5月份與9至11月氣溫較為溫和的時(shí)期，則其澆筑間隔一般應(yīng)控制在4至8天；如果是夏季進(jìn)行施工，則澆筑間隔以5至9天為宜。

4.5 采取必要的早期養(yǎng)護(hù)措施

對(duì)于混凝土裂縫的防治一般越早越好，所以在水利施工中一般需要采取早期養(yǎng)護(hù)措施。一方面，水利施工中應(yīng)盡可能采用蓄水、流水的方式來(lái)保持混凝土構(gòu)件的濕潤(rùn)情況，避免其水分喪失過(guò)度而出現(xiàn)裂縫。另一方面，在混凝土養(yǎng)護(hù)周期內(nèi)需要根據(jù)混凝土構(gòu)件的體積采取必要的降溫措施，以避免混凝土結(jié)構(gòu)水熱化現(xiàn)象所引發(fā)的裂縫。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水利施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的因素是多種多樣的，但歸根結(jié)底都在于施工過(guò)程中未能對(duì)其進(jìn)行有效的防治。對(duì)此，實(shí)踐中施工人員應(yīng)該從材料質(zhì)量與配比入手加以控制，對(duì)混凝土澆筑施工中的各項(xiàng)操作都進(jìn)行規(guī)范，并在養(yǎng)護(hù)周期內(nèi)盡早采取養(yǎng)護(hù)措施，以最大程度上降低混凝土裂縫出現(xiàn)的概率。