水利工程施工中混凝土裂缝及其防治研究

2014-04-17徐峰棋

江苏科技信息 2014年22期

关键词：水工水利工程裂缝

徐峰棋，蒋雷

（1.江苏华水项目管理有限公司，江苏靖江 214500；2.无锡市泓利工程监理有限公司，江苏无锡 214000）

0 引言

随着社会经济的发展，各项工程建设越来越多。其中水利工程作为基础建设的重要组成部分，需要特别关注。水利工程施工中混凝土裂缝问题是关键点，文章重点分析了水利工程施工中混凝土裂缝问题。

1 混凝土裂缝问题

在整个施工过程中，混凝土是中使用最普遍、最广泛的一种混合材料，虽然使用率高，但它不均匀，离散性很大，特别容易产生裂缝。裂缝一旦出现，水利工程就会面临很大的危险，不仅会危及到人的生命安全，而且也会造成巨大的财产损失。裂缝是释放混凝土材料之后，由于释放内部过大，最终造成结构变形的过程。裂缝大大减小了截面拉力的峰值，并保证内部结构的变形不超过特定水平。混凝土材料的固有特性就是通过裂缝对变形力度进行有效控制。一般认为，当混凝土结构内的截面实际拉力超过了某个抗拉标准，裂缝就会出现，构件内的配筋结构只与裂缝有关于，不对阻止裂缝产生作用。在裂缝出现之后，原本混凝土应受的拉力会由钢筋承担，这是由于钢筋内存在一个拉力峰值，裂缝出现是钢筋承受拉力的基础条件，当裂缝出现时，混凝土结构便转变为弹塑力的承受状态，在机构被破坏之前，构件会通过裂缝拓展形成塑性铰，构件的受弯能力就会增加。

在最大裂缝宽度的限值问题上，主要存在以下问题：（1）对于那些平面呈现出不规则形状的平板来说，计算是很难的，因为这些弯曲平板都没有明确的边界；（2）对于峰值截面呈现分布不均匀的情况来说，最终的实际最大裂缝宽度是大于平常计算得出的最大裂缝宽度值的，所以，弯矩分布的形式对最大裂缝值的计算有着很大影响。

在很多工程建设当中，存在着水泥质量不合格、混凝土养护方法不当、混凝土收缩性较大、温度变形被约束、温差较大等问题，很多工程在竣工之后，混凝土构件内的最大裂缝宽度值已经超过的裂缝限值标准，这十分不利于钢筋的受力。在最大裂缝值的计算当中，当纵向受拉钢筋配筋率小于0.01 时，就认为配筋率为0.01，但这种认定是不具有科学依据的，当纵向受拉配筋率为0.01 时，很容易出现虽然钢筋拉应力超过钢筋强度，但最大裂缝宽值却远小于规范限值，导致失真问题出现。另外关于混凝土的收缩和温度变形裂缝问题，混凝土的收缩量主要与水泥的水化以及水蒸发有关，想要减少混凝土的收缩裂缝，必须提高养护质量。混凝土的温度变形主要受材料性能的影响，受轻度等级的影响是比较小的，想要有效控制结构混凝土的收缩问题以及温度裂缝问题，必须进行科学合理的设计施工，把混凝土裂缝对结构造成的不利影响降到最低限度。

2 水工混凝土裂缝的种类及其特点

水利工程施工过程中混凝土裂缝成为了长期困扰工程技术人员的难题，要解决这个难题，应该分析并找出产生它以哪几种形势存在，有什么特点。水工混凝土的分类是可以从微观和宏观来区分，从微观来说，这种现象是是很难用肉眼发现的，因为微观裂缝是混凝土内部所固有的一种特性，具有不连贯性，这种水工混凝土本身固有的微观性，只要在规定的荷载承受范围内，一般不会造成什么影响。

现在要着重介绍一下混凝土的宏观性表现，一般来说分为5 类：收缩裂缝、超载裂缝、疏松裂缝、沉降裂缝、龟裂裂缝。混凝土收缩裂缝危害相对来说较大，尤其是对暴露在大气中的构筑物影响会更大。这种情况是在施工过程中因水泥水化受热及外部气温的作用引起水工混凝土收缩，而产生的裂缝。大多数情况为规则的条形状，几乎不交叉，常常发生在变化的截面处。所谓超载裂缝就是当混凝土构件超荷载使用时，造成严重变形、失去稳定性等各种特性的裂缝，另外，温度影响也是原因之一。说到疏松，就是不紧凑，往往是因为混凝土浇筑时因下料不均匀，导致材料分散，也可能在振捣的过程中出现材料分离的情况这时候就产生了疏松裂缝。沉降裂缝也是一种危害性较大的裂缝。原因是地基沉降或者剪应力设计达不到混凝土抵抗外界压力的能力范围。沉降裂缝危害性极大，难处理。因此在设计的时候必须采取有效防御措施，施工过程中也要加强观测和监视。在混凝土配料、搅拌、浇筑、养护的这几个施工阶段中，各环节的操作不正确都能产生龟裂裂缝，其中混凝土养护环节是较为关键的。这种裂缝是没有什么规律可循的，就要求施工人员在平时工作时要稍加留意。

3 水工混凝土的防治措施

（1）设计上考虑周全。在分析混凝土裂缝的宏观性时，提到了其中混凝土裂缝的几种分类，其中好几种裂缝在设计时都要着重考虑。比如说沉降裂缝，当地基沉降或剪应力超过设计强度是就会产生这种现象，这时候就要求设计师在设计的时候必须采用有效的防御措施来预防这种裂缝的产生，设计满足生产，就能达到事半功倍的效果。

（2）正确合理的利用材料。在混凝土的使用中材料的正确合理利用与否直接关系到工程的成功与否。工程上可以采用减水剂等外加剂降低水泥用量的方法，来降低混凝土温度的不断上升，可以使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度而降低，也可降低保温养护的费用。如果可以的话要优先采用水化热低的矿渣水泥等低热水泥，这样配置出来的混凝土，可以大大减少混凝土收缩引起的拉引力作用。混凝土的比例的配置也是很重要的，工程中需要配置合理的混凝土，砂、石、水、土的比例，才能保证混凝土的使用。

（3）从施工方面来控制裂缝。合理安排施工工序相当重要的，对骨料进行遇冷可以达到事半功倍的效果，同时也能满足混凝土连续浇筑施工。这里要特别注意，连续浇筑必须要缩短浇筑间隔时间。混凝土的运输过程也不能出什么差错，要注意保持一定恒温，要不停搅拌，否则混凝土会凝固。混凝土施工过程中要有对混凝土进行7～28 天的养护时间，最好再长点，让混凝土成型过程有一个过渡时间，这样可以增加混凝土的强度。再者，混凝土是分层浇筑的，施工的过程中着重注意不要留施工裂缝，每层的浇筑时间间隔不能太长，否则会减少混凝土的粘合力，降低其强度。温度对混凝土影响也是很大的，温度过低或者过高对混凝土都会不同程度的造成危害，最终导致裂缝的产生。水工施工中对混凝土的要求是很多的，需要注意的地方也是很多的，提前采取一些预防措施是非常必要的。