水利施工中混凝土裂缝的防治技术探析

2013-01-26李向东

治淮 2013年10期

李向东

水利施工中混凝土裂缝的防治技术探析

李向东

在水利工程中混凝土施工是实现工程结构稳定、工程受力均匀、工程运行衔接的重要途径。混凝土作为水利工程施工基本材料，其设计与施工贯穿工程建设全过程。混凝土裂缝产生会直接影响到工程的结构的稳定，因此水利工程要求严格控制混凝土的质量，以保证水利工程结构的稳定。但是在工程实际应用中常出现一些问题影响混凝土质量，进而造成极大的工程危害。笔者认为充分了解工程混凝土裂缝产生原因，对于积极探索混凝土裂缝处理技术与防控措施来说有显著的指导意义。

一、混凝土裂缝分类及产生原因

水利工程混凝土裂缝根据不同的裂缝影响因素主要分为沉陷裂缝、温度裂缝、干缩裂缝、塑性收缩裂缝四种，每种混凝土裂缝产生的外部影响因素各有不同，要进行混凝土裂缝有效防控需充分了解混凝土裂缝产生的外部影响因素，进而从影响因素出发进行防控。

1.工程沉陷裂缝

一般情况下，水利工程施工或使用过程中会因为水利工程地基地质不稳定、土质疏松、工程地基填充不均匀而产生地基下陷，而不同层次、程度的地基沉降会影响混凝土受力不均匀而产生裂缝。此外，水利工程基础承载力不达标也会造成混凝土基础下沉产生混凝土裂缝。这类混凝土裂缝被统称为沉陷裂缝。

沉陷混凝土裂缝可以表现为贯穿性裂缝与深进型裂缝两种，裂缝呈现形式主要是因为混凝土沉陷方向造成的，其中裂缝程度比较深的混凝土裂缝还常伴随着不同程度的混凝土错位，而且混凝土下沉幅度越大混凝土裂缝深度与宽度会越大。此外，沉陷裂缝还会随着基板沉降程度的增加而不断发展，有的沉陷裂缝甚至会造成断裂，影响工程的质量。

水利工程中的沉陷裂缝在冬季施工的水利工程中常见，原因是冬季水利工程施工中温度过低地质存在冻土层，外部温度升高时冻土层解冻，会有程度不均匀的基板下陷，影响混凝土质量。

2.温度裂缝

混凝土温度裂缝主要是因为混凝土施工环节产生水化热反应，而混凝土养护措施不及时到位而产生。一般而言，水利工程施工建设中会有大体积混凝土施工，大体积混凝土施工要点比较繁杂，尤其是混凝土裂缝防控要点密集。大体积混凝土施工受混凝土体积影响，在施工前后混凝土体内部都会产生水化热，如水化热排放不及时便会使混凝土温度升高，与土体内部高温不同的是混凝土外部散热快，自然处于自然状态，这样内外部温差的存在是混凝土温度裂缝产生的直接原因。

水利工程混凝土温度裂缝也是因为混凝土受温差影响而热胀冷缩不均匀，混凝土内部拉力达到混凝土拉力极限而形成裂缝。此外，水利工程混凝土温度裂缝因为受温度因素影响生成裂缝分布具有不规则性，而且裂缝处理难度较大。

3.干缩裂缝

水利工程混凝土养护过程中也会产生混凝土裂缝，该类混凝土裂缝是干缩裂缝。混凝土养护工作伴随着混凝土硬化过程，该过程中混凝土硬化会受到各种外部环境的干扰，内部因为空气流通受限水分流失比较缓慢，混凝土内外形成湿度差距，会直接导致混凝土硬度变化不一致，从而产生干缩裂缝。

水利工程混凝土干缩裂缝危害较大，会直接导致工程周边水体进入工程裂缝中，深入土体中的水体会改变混凝土水灰比等，降低工程混凝土稳定性，进而影响水利工程的质量。水利工程干缩裂缝多分布在工程混凝土土体表面，而且裂缝呈平行线状分布或网状分布，且干缩裂缝宽度较小，较易修复。

4.塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝与干缩裂缝一样产生于工程硬化养护过程中。塑性收缩裂缝是由于混凝土硬化过程中表面水分流失较快，但是因为表层混凝土直接与外界环境接触，因而水分流失也会存在一定差异，这便增加了塑性收缩裂缝产生的可能性。

塑性收缩裂缝具有不规则性，而且裂缝本身具有宽度变化。一般水利工程受周边水体的影响，混凝土内部会产生一定负压，负压会影响混凝土在硬化不完全的条件下表面收缩，混凝土结构性能被改变，工程结构稳定性也受影响。

二、混凝土裂缝危害

混凝土裂缝产生会直接影响水利工程质量，引发工程渗漏，进而降低工程安全与使用性能。一般而言，水利工程混凝土裂缝会随着工程使用而不断发展，而且混凝土裂缝产生会改变工程混凝土强度，工程使用安全性能降低。

混凝土裂缝发生水体渗漏会降低混凝土碱度，侵蚀混凝土中的钢筋，降低钢筋强度，混凝土内部整体应力也会随之改变，水利工程经济效益也受到影响。现阶段，水利工程混凝土裂缝造成的并发反应便是渗漏，混凝土渗漏会影响混凝土水灰比，造成混凝土碳化进而加速混凝土裂缝的产生，还会降低混凝土对钢筋的保护性，钢筋受外力侵蚀不断增加直至锈蚀，长期作用会降低工程的结构安全性能。

水利工程混凝土裂缝对工程具有严重的慢性侵蚀作用，进行及时的混凝土裂缝处理与防控具有重大的现实意义。混凝土裂缝的长期存在与发展会影响水利工程结构，并对工程结构稳定性、安全性及整体性造成隐患。

三、水利工程混凝土裂缝处理技术

现阶段，水利工程混凝土裂缝问题频发，水利工程施工与使用环节都将混凝土裂缝问题作为工作开展的重点，并同步采取了水利工程混凝土裂缝处理技术。当前，应用比较广泛的混凝土裂缝处理技术有两种，一种是混凝土表面修补处理法，另一种是裂缝灌浆与嵌缝封堵处理法。

混凝土裂缝表面修补处理法主要应用于存在裂缝但是结构稳定性能良好的水利工程表面混凝土外表修复。该裂缝处理方法是将水泥浆、环氧胶泥等均匀涂抹在混凝土表层裂缝处或在表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，从而防护混凝土新表层。

混凝土裂缝灌浆与嵌缝封堵处理法主要是进行工程性能的大范围修补，该方法采用的主要材料为水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯等，该技术应用中主要是借助材料进行裂缝填充修补，在当前工程管理中应用较广，但是要注意防止再度开裂的发生。

四、水利工程混凝土裂缝防控措施探讨

从上文的分析介绍中，我们了解到水利工程混凝土裂缝的产生主要原因有温度、水文地质等，笔者认为进行水利工程混凝土裂缝防控需要基于混凝土的影响因素进行措施探讨。

1.工程混凝土施工与养护环节温度控制

水利工程混凝土裂缝防控需要基于混凝土配合比试验，着重减少混凝土配置中的水泥用量，降低混凝土水热化程度，还可以适当添加适当的外加剂，在降低混凝土水热化反应活性的同时提升工程混凝土的使用性能。在保证混凝土使用性能的基础上，将混凝土的内外部温度控制在统一水平，可以有效降低混凝土裂缝产生几率。此外，混凝土温度控制还要进行施工浇筑过程中的温度控制，将混凝土施工过程中的温度控制系统化、定时化，充分利用自然条件，采用降温或保温措施及合理拆模等科学方法进行混凝土裂缝防控。

2.完善工程混凝土影响因素检测，改善工程的约束条件

改进水利工程混凝土限制条件需要先进行工程合理的分缝分块，还要进行工程地基的有效处理，为水利工程提供扎实良好的地基条件，减少工程地基波动性，进而避免混凝土裂缝的产生。完善水利工程混凝土各影响因素的检测，还要进行系统化的施工流程制定，还要就施工环节制定完善的技术要点标准，以便于水利工程施工中的混凝土裂缝防控。

裂缝防控工作还应该基于混凝土自身的性能进行裂缝防控，强化混凝土的初期养护。混凝土的初期养护主要就混凝土的水热化反应进行混凝土表面拉应力处理，通过人为手段参与改变混凝土温度变化规律，形成混凝土养护过程中温度梯级变化规律，并在混凝土修复过程中进行梯级过渡，以保证工程结构的完整性。