水利工程混凝土裂缝渗透成因及有效预防措施初探

2018-09-19耿向晖

价值工程 2018年30期

耿向晖

摘要：改革开放以来，随着改革的不断深化，我国水利工程建设结构发生了积极的变化，国家基础设施建设中利民性工程的比重出现日益上升趋势，推动了经济的快速增长。但过去长期以来，水利工程建设中安全质量问题不尽人意，其中混凝土裂缝渗透问题尤为突出，裂缝渗透问题的产生在很大程度上取决于混凝土质量的好坏，不仅对整个工程的质量和外观产生影响，且不利于工程后期正常使用。鉴于此，文章从混凝土施工特点着手，深入分析导致混凝土裂缝渗透的典型因素，并针对其中较为突出的几点原因，提出有效的预防措施，完善施工技术与施工工艺，全面提高水利工程整体质量。

Abstract： Since the reform and opening up， with the continuous deepening of reforms， China's water conservancy project construction structure has undergone positive changes. The proportion of national infrastructure construction in the country's infrastructure construction has been increasing， which has promoted rapid economic growth. However， in the past， the safety and quality problems in the construction of water conservancy projects have been unsatisfactory. The problem of concrete crack penetration is particularly prominent. The problem of crack penetration depends to a large extent on the quality of concrete， not only affecting the quality and appearance of the entire project， but also is not conducive to the normal use of the project later. In view of this， the article starts from the characteristics of concrete construction， makes in-depth analysis of the typical factors leading to concrete crack penetration， and proposes effective preventive measures for several prominent reasons， to improve construction， and comprehensively improve the overall quality of water conservancy projects.

關键词：水利工程；混凝土；裂缝渗透；形成原因；措施

Key words： hydraulic engineering；concrete；crack penetration；formation cause；measure

中图分类号：TV544 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）30-0263-02

1 水利工程混凝土的受力特点

目前，区域性水资源管理相关部门采取统一的调度管理形式，而水利工程在这一战略实施过程中发挥着重要的支撑作用。水利工程区别于其他建筑工程，其在创造价值过程中伴随有大量的负面影响。从工程建设特点来看，工程建设规模庞大、施工建设成本较高、所耗周期较长、施工技术繁琐等，其中容易出现质量问题的环节主要集中在工期上，所需施工周期越长，就越易滋生各种质量问题，例如，混凝土裂缝渗透问题，成为较为普遍的问题之一。一般情况下，混凝土裂缝渗透问题主要影响工程投入使用后的安全性与稳固性，但由于水利工程极为特殊的施工环境条件，无形中增加了对其施工质量、施工安全等方面的要求。且构成混凝土结构的原材料，同样容易受到水的侵蚀以及外在压力的影响等等。一旦水利工程施工过程中，混凝土结构产生严重的裂缝渗透问题，不仅缩短工程实际使用寿命，而且容易极大地威胁现场施工人员的生命安全。因此水利工程混凝土裂缝渗透预防便显得尤为重要，而如何找到问题产生的根源对症下药，成为目前水利施工技术提高施工质量的重要研究课题。

2 混凝土裂缝渗透成因及类型

2.1 混凝土收缩引起的裂缝

通常，混凝土工程完成后，需要根据现场实际情况采取必要的养护措施，确保混凝土所处环境的湿度与温度处于正常值范围，减少裂缝问题的产生几率。但实际养护过程中，由于受施工环境的限制，养护工作不到位，无法维持混凝土结构内部条件与外界因素的平衡性，从而导致混凝土在凝固过程中，体积不断缩小产生严重的变形，在受到外界约束的情况之下，极有可能引发严重的混凝土裂缝问题。

2.2 温度变化引起的裂缝

目前，建材市场上常见的混凝土材料主要包括水泥、砂子、水、石子，根据原材料质量的不同，所选择添加剂以及调配比例不同，形成混凝土的强度也不尽相同。从化学角度来看，将水和水泥互相混合后，容易产生水化热反应，促使混凝土在温度上产生变化，如温度急剧升高，与内部温度形成较大的温差，激发温度应力的产生，破坏混凝土原本的压力状态，最终产生裂缝问题。因温度变化而引起的裂缝，不利于长期暴露于外界尤其是暴雨天气。

2.3 混凝土塑性坍落引起的裂缝

一般，混凝土在凝结过程中需要消耗一定的时间，其在彻底固化之前始终处于一个塑性状态，如果在此过程中出现渗水等现象，容易引起骨料的移动，且在利用钢筋或者模板对其进行形状约束时，在受到外界压迫之后，容易沿着钢筋长度方向产生裂缝问题。

2.4 碱-骨料化学反应引起的裂缝

在混凝土的空隙中，水的碱性与活性骨料之间产生化学反应，形成硅酸凝胶，遇水后体积膨胀，使混凝土发生胀裂并形成裂缝。

2.5 其他原因引起的混凝土裂缝

水利工程在实际施工过程中受施工条件或者施工环境的影响，在不同施工条件下所产生裂缝类型不同，主要分为内部裂缝以及外部裂缝，其中从外部裂缝问题来看，又可细分为宏观裂缝和微观裂缝两种。对于宏观裂缝的判断与识别，主要是分辨裂缝宽度，一旦当裂缝达到0.05mm以上，小于0.2-0.3mm之间的裂缝，对整个结构的影响不大，需进行无害处理。而微观裂缝的识别难度较大，一般肉眼无法观察到，若在混凝土内部一种固有的裂缝类型，具有不连贯性，但是如果其荷载不超过规范要求条件时，可视为无害。

3 减少混凝土裂缝渗透的有效预防措施

3.1 对混凝土质量问题的防治措施

施工原材料作为混凝土结构的基础组成部分，所选用原材料质量直接决定整个混凝土结构质量，因此，在工程初期选材过程中应严格把控材料质量，只有完全符合相关施工规范及设计要求的前提下，才能允许材料进场。原材料的配比应尽可能地减少水泥的使用总量，可以利用其它物质代替水泥，从根本上有效改善混凝土的融合性，提高其抵御外部破坏性因素的能力。同时，严格控制进场水泥和集料的整体质量，更加科学、合理的控制水灰比，必要时添加适量的减水剂，确保所选用的砂石材料直径合格且大小一致，避免因空隙过大而造成的质量问题，运用有效的处理方式减少砂石中有害物质的含量，增强混凝土与集料的黏附性。此外，如果混凝土质量不达标，极有可能出现钢筋氧化现象，进而引发更深层次的混凝土裂缝，破坏建筑物整体结构，因此，亟需进一步增强控制混凝土质量的力度。

3.2 减少外界环境造成的裂缝渗漏

外界环境的影响是无法通过人为方式进行改变和避免的，只有变相使用安全维护的思维方式，以人工干预的方法对混凝土结构进行保护，降低混凝土最终受损程度。在工程施工前，施工单位应全面掌握近一周内的天气情况，制定具体施工时间，避开暴风、暴雨、高温、严寒等极端恶劣天气，减少混凝土裂缝的产生几率。另一方面，加快转变传统混凝土温度控制方法，尽量降低水泥使用量，避免水热化现象的形成，运用碱水、增塑、缓凝等添加剂代替水泥，有效改善混凝土的保水性及流动性。此外，当处于极端天气下，白天和夜间气温上下变化幅度较大，需进一步加强相应的保护措施，当混凝土浇筑完成后，利用湿润的草帘或者泡沫等保温性材料进行保护，并且时刻保持结构的湿度，为混凝土冷却创造良好的环境条件。

3.3 对施工不当的防治措施

混凝土施工对施工方法与施工顺序具有较高的要求，无论是施工环节还是设计环节都应严格按照相关标准执行。一是设计阶段。工程前期施工设计过程中，需将裂缝问题纳入考虑范围之内，为有效降低混凝土温度升高值，可适当地减少对水泥的使用量，在施工前做好对混凝土的早期保护，特别是在一些大型水利工程的施工过程中，会出现水热化的问题，所以在前期施工过程中一定要注意保养混凝土，注意保养的时间。二是必须在建成的初期和后期加强对建筑物一定的维护，必须修补一些可以修补的裂缝。

3.4 温度的控制

通常情况下，在混凝土的凝固硬化过程中，如果水和水泥相互融合，将产生相应的水热化反应，容易引起混凝土温度的变化，如果不能在有效时间之内将热量消散，长期存留于混凝土结构内部，当产生温差时将产生混凝土裂缝。针对因温度变化而引起的裂缝问题，首先应从材料用量着手，尽可能地减少对水泥的使用量，消除水与水泥的化学反应，消除热量在混凝土内部的形成。并且通过减水剂、增塑剂、缓凝剂的添加，代替水泥的作用。其次，考察现行施工工序的可行性，进行合理调整，在大体积混凝土内部设置相应的冷却管道，并积极引入先进的制冷技术，达到对混凝土内部降温的目的。此外，通过设立专门的混凝土质量监督机构，实时观察监督混凝土变化情况，一旦温度产生变化，及时上报相关部门，并采取相应的应急冷却处理措施。

4 水利工程混凝土裂缝修补方法

第一，表面修补法。此类方法多见于裂缝截面处理，主要是通过涂刷涂料，对表面裂缝进行填补，形式简单便于操作。在处理过程中所采用的涂料主要包括水泥粉和水、环氧胶泥、油漆、沥青等等；当混凝土表面裂缝不大，且较为平整时，可以利用黏土或者塑胶等材料在裂缝周围进行涂抹，并将低粘度的聚合物液注入裂缝内部，利用液体的重力作用，成功侵入裂缝内部，进而达到修补表面裂缝与内部裂缝的双重作用。

第二，结构加固法。此类方法主要针对那些影响到构件结构、性能的裂缝的处理。主要是在构件表面采取必要的加固措施以达到恢复混凝土构件结构、性能的目的。可以采取的构造措施，如：在构件角部外包型钢、在构件外部添加钢筋、在构件上添加预应力锚索，或者增设支点、喷射混凝土达到混凝土补强目的。

第三，灌漿法。所谓灌浆法主要是依托相关压力设备，在裂缝中注入大量的胶结材料，进行修补裂缝。当胶结材料被压入裂缝后，在其凝固硬化过程中与裂缝形成有机统一体。对灌浆法的应用主要集中在影响不大的混凝土结构裂缝中，或者宽度大于0.2mm的静止裂缝、贯穿性裂缝，施工前，应沿缝清除基面上的油污杂质，在裂缝上隔段打灌浆孔，然后将胶结材料压入灌浆孔内部，注浆后待缝内浆液固化后，方可拆下注浆嘴并进行封口抹平。