水利水电大体积混凝土浇筑裂缝成因及防裂策略

2019-01-17

治淮 2019年1期

在水利水电工程中，混凝土裂缝是一种较为常见的病害，由于在水利水电工程施工过程中需要用到大量的混凝土，所以必须对混凝土浇筑这一施工环节高度重视，最大程度地减少裂缝的产生。这些混凝土裂缝不仅影响了水利水电工程的外观，而且也会给水利水电工程带来一定的安全隐患。

一、水利水电大体积混凝土浇筑裂缝的危害

为了能够避免混凝土浇筑裂缝，相关施工人员必须首先认识到混凝土浇筑裂缝的危害所在，然后在进行施工时才能有意识地避免这种裂缝的产生。一般来说，混凝土裂缝的危害主要有以下两点：第一，混凝土裂缝会对水利水电工程的水利功能造成一定的影响，如果裂缝情况过于严重，则会直接导致水利水电工程的水利功能失效，这种情况不仅会造成巨大的经济损失，而且也会带来巨大的安全隐患。第二，混凝土裂缝会导致渗漏现象的发生，一旦水利水电工程中的其他建筑物受到了渗漏的影响而产生变形，那么这些建筑物的使用寿命将会受到严重影响。除此之外，由于这些建筑物基本都是钢筋混凝土的结构，所以发生了渗漏现象时，建筑物内部与混凝土结合的钢筋也会受到一定的腐蚀，从而进一步减少建筑物的使用寿命。

二、水利水电大体积混凝土浇筑裂缝成因

1.裂缝产生的内因

首先大体积混凝土产生裂缝主要是由其内因所决定的，浇筑初期混凝土变形模量小，处于塑性阶段。水泥在水化过程中散发大量的水化热，而使混凝土体积膨胀，待达到最高温度后，随着热量向外部介质散发，温度将由最高温度降至一个稳定的温度或准稳定温度，将产生一个温度差，如果浇筑温度大于稳定温度，这个温差就更大。降温的过程也是混凝土收缩的过程，受基岩或底层混凝土的约束，在混凝土内部产生拉应力，拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时，即产生了裂缝。

2.外界环境变化的影响

外界环境的变化是引起混凝土裂缝的重要原因，由于混凝土自身容易受到温度影响，所以当外界环境的温度和湿度发生变化时，混凝土裂缝就比较容易发生。在实际的混凝土浇筑过程中，当外界环境的温度较低时，浇筑的混凝土受冷就会发生收缩，从而产生一个收缩拉应力，当这个收缩拉应力大到一定程度时，混凝土就会由于受力不均而产生裂纹。除此之外，当外界环境的温度产生一定的变化时，混凝土由于热胀冷缩在其内部也会产生一个拉应力，当混凝土内部的拉应力大于混凝土自身的抗压能力时，混凝土裂缝也就因此而产生。外界环境的变化是无法进行人为控制的，所以当外界环境产生变化时，混凝土裂缝非常容易发生，而且在实际的施工过程中，外界环境的变化也是经常被施工人员忽略的一个点，所以为了尽可能地减少混凝土裂缝，水利水电工程的施工人员应对此提起高度重视。

3.材料的影响

施工原材料质量的好坏也是决定混凝土是否产生裂缝的重要因素。混凝土是一种混合材料，由水泥、水和一些外加剂按照一定的比例混合而成，当水泥与水发生作用时会放出一定的热量，当外界环境的温度发生一定变化时，混凝土裂缝就非常容易产生，水泥和水产生的热量会直接作用在混凝土的内部，这样一来混合好的混凝土在内外部温度差的影响下就会两种力，一种是向外的拉应力，另一种就是向内的压应力，在这两种力的双重作用下，浇筑的混凝土就很容易产生裂缝。

4.养护工作的影响

对于水利水电工程来说，后期的养护工作是极其重要的，做好日常的养护工作不仅能够延长水利水电工程的使用寿命，而且也能够有效防止混凝土裂缝的产生，所以当养护工作没有做到位时，也会引起混凝土裂缝。当混凝土浇筑完成以后，混凝土会逐渐硬化并同时放出大量的水化热，这些热量会直接蒸发掉混凝土表面的水分并导致混凝土的表面产生变形，如果没有对此进行一定的养护，如洒水、遮盖等，那么长此以往混凝土裂缝就会产生。

三、水利水电大体积混凝土浇筑裂缝防裂策略

1.控制温度以减少裂缝

有效防止裂缝的产生最根本的措施就是全方位地控制混凝土的温度，在施工过程中，相关施工人员可以从以下几个方面入手来控制温度减少裂缝。第一，从混凝土本身入手，混凝土的配制过程是一个放热的过程，放出热量的多少与选择的水泥种类有很大的关系，为了有效地减少水泥与水作用时产生的热量，施工人员最好选择低热硅酸盐水泥，这种水泥与普通水泥相比放出的热量更少，而且在配制混凝土的过程中这种水泥还能发挥一定的微膨胀作用，这对于减少混凝土裂缝也是很有帮助的。第二，从水泥用量入手。除了要选择低热硅酸盐水泥之外，控制水泥的用量也是一个减少混凝土裂缝的好方法。水泥的用量越多，水泥与水作用时放出的热量也越多，所以在进行混凝土浇筑之前，相关施工人员应提前做好计算，在满足最终施工质量的前提下，尽可能减少水泥的用量以减少混凝土裂缝的产生。第三，从控制原材料的搅拌温度入手，砂石骨料和水泥都应采取有效的降温措施，通风、遮阳、冷却，搅拌用水采用冰水或冷水，保证混凝土入仓温度不大于设计限制温度。第四，混凝土运输进行保温控制，混凝土在运输过程中，应采取保温措施，尽可能地减小与外介环境的热交换。对于水利水电工程的施工人员来说，还应注意当天的气温，在正确的时间采用适当的方法浇筑混凝土。如果是在春季和秋季，此时外界环境温度不会太高或太低，因此在这两个季节浇筑混凝土较为适宜，产生裂缝的概率很低，但是在夏季和冬季浇筑时就要格外注意外界环境温度，外界环境温度过高或过低都不适合浇筑混凝土，如果在夏季想要浇筑混凝土，一定要避开中午这个时间，尽量在早晨和晚上进行浇筑，而且在搅拌混凝土时最好添加一些冰水以降低温度。

2.控制原材料以减少裂缝

选择质量好的原材料是避免混凝土裂缝的有效方法。为了保障工程质量，相关工程人员一定要提前对配制混凝土的原材料进行把关，首先需要重视的就是砂料的细度程度，为了能够有效减少混凝土裂缝，砂料的细度程度必须要在3以下，在2到3之间是最为合适的。其次，砂料的含泥量和碎石的含量也是两个非常重要的指标，一般来说，质量合格的砂料的含泥量不会超过总重量的2%，碎石的含量不会超过总重量的12%。除此之外，上文也已经提到，在选择水泥时尽量不要选择普通水泥，最好采用产生热量少的低热硅酸盐水泥，只有选择了质量过关的混凝土原材料，混凝土裂缝产生的概率才会被降低。除了要控制原材料的质量之外，相关施工人员还应对原料的配比进行控制，这也是非常重要的一个环节。在混凝土的混制过程中，除了需要一些必要的原材料之外，还应加入适量的煤灰粉和减水剂，煤灰粉的作用是为了提高混凝土的强度，并且可以有效地减少混凝土的收缩现象，而加入减水剂则是为了控制混凝土中的水分。

3.正确选择施工人员

混凝土裂缝是一个在施工过程中经常会出现的病害，所以为了减少混凝土裂缝，应该选择具有丰富经验和较高专业水平的施工人员来完成相关的管理和施工工作。对于工程的管理人员来说，首先必须具备丰富的专业知识和施工经验，其次还应具有一定的决策能力和组织能力，而对于那些一线的施工人员来说，不仅需要具有专业的技术，而且还需要有一定的工作责任心以及认真的工作态度。在进行实际的施工之前，工程相关管理人员应到施工现场进行实地勘察，掌握施工现场的实际情况，从而可以提前总结出一些施工过程中的注意事项，这样一来，当施工人员进行施工时就不会出现各种问题，混凝土裂缝问题也能得到很好的解决。

4.做好后期的养护工作

如果想要让浇筑完成的混凝土不出现裂缝，那么后期的养护工作非常重要。为了保障后期的养护工作可以顺利开展，工程的管理人员首先应挑选专门的施工人员负责后期的养护工作。水利水电工程的养护工作具有一定的持续性，不是一次两次就能轻易完成的，而是需要定期来完成，所以相关施工人员必须具有高度的工作责任心。在进行后期的养护工作时，相关施工人员应定期在混凝土表面涂刷特制的水泥，这种特制的水泥不仅能够防止裂缝的产生，而且也能对已经产生的裂缝进行填充。除此之外，养护工作的另一个重点内容就是对混凝土的情况进行勘测，要保证混凝土的抗压能力在一个较为合理的范围之内，一旦在勘测的过程中发现了异常情况要及时上报。如果相关施工人员在养护工作中发现了由混凝土不均匀而引起的基础沉降现象，那么一定要考虑混凝土的承载物是否合理，并对此进行一定的改善。为了确保养护工作可以长久开展，工程的相关管理人员也要做好监督工作，将各个岗位的责任落实到个人，做好记录，一旦某个环节出现了问题，可以直接追究其责任。