水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术分析

2019-11-30张士兵

科技与创新 2019年14期

张士兵

水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术分析

张士兵

（滨海县水利建筑工程总公司，江苏盐城 224500）

混凝土是水利工程建设过程当中最基础的原材料，其质量情况直接影响着水利工程的安全性能。混凝土浇筑完成后易受外界环境、自身性能等因素的影响而产生裂缝，影响水利工程的整体质量和安全性。因此，结合水利工程施工中产生混凝土裂缝的原因，并根据实例对混凝土裂缝控制技术进行研究。

水利工程；混凝土；裂缝控制；养护技术

混凝土的使用成本较低，并且具备较强的抗渗透能力、耐火性以及可塑性，因此被广泛地应用于各类建筑工程当中，也是建设水利工程的基础原材料之一。但在实际的施工过程中，经常因设计方案不合理、混凝土养护不足、外界环境恶劣等因素而导致影响工程的整体质量。因此，合理的混凝土裂缝控制技术对于水利工程建设来说，具有十分重要的意义。

1 水利工程施工中产生混凝土裂缝的原因

1.1 收缩裂缝

混凝土浇筑工作完成之后，如果在没有完全凝固之前出现失水情况，或受大风或高温等天气影响，很可能会导致混凝土出现收缩，产生中间宽度较大、两端较细的裂纹。

1.2 沉陷裂缝

沉陷裂纹通常发生在冬季，受冻土解冻的影响，混凝土的内部结构会被破坏，从而产生沉陷裂纹，这种裂纹较深，严重时甚至会出现错位现象。沉陷裂纹的宽度与沉降量成正比例关系，通常情况下不会受混凝土结构之外的因素影响。同时，如果混凝土地基不均，回填土密实度不足，会增加模板支撑间距，最终导致出现沉降不均匀的情况。

1.3 温度裂缝

混凝土结构受环境温度影响而产生的裂缝称为温度裂缝。通常情况下，温度裂缝分为两种：①由于混凝土结构存在缺陷，这时如果结构内部的温度分布呈非线性，便会产生温度应力，从而导致出现温度裂缝；②建筑完成后，由于施工地区温差较大，在拉应力作用下，很可能出现裂缝。

1.4 干缩裂缝

干缩裂缝通常发生在混凝土结构养护过程中，在混凝土浇筑完成后，需要根据工程需要进行有效养护。但如果出现养护环境恶劣、养护工具使用不当等情况，很可能会导致混凝土出现干缩裂缝，这种裂缝的危害较大，容易使混凝土的结构发生变形。

2 水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术

2.1 工程案例

2.1.1 工程概况

L水电站工程混凝土拦河坝建设项目中，拱坝高289 m，坝呈双曲拱形，拱顶弧长701.2 m，拱冠底部厚度达70.6 m，拦河坝体混凝土达686.7×104m3，是一项规模巨大的水利工程。混凝土方量大、岸坡陡、坝底厚、使坝体的温度控制问题比较明显。为此，对L水电站工程拦河坝11号坝段的混凝土进行研究，对其产生温度裂缝的情况进行分析。

2.1.2 温度应力研究

11号坝段于2018-10-15T15：00开始浇筑，截止2019-04-16共浇筑12仓混凝土。其中2019-04-10—04-16共浇筑1仓混凝土。该仓混凝土浇筑期间，最高温度为28.6 ℃，最低温度为15.4 ℃，最小昼夜温差为6.8 ℃，最大昼夜温差12.1℃。通过对气温特点模拟，结合对温度和应力的计算情况，混凝土的计算最高温度在温控技术掌控范围之内，最大应力出现的部位在混凝土与基岩接触之处，并且发生的时间处于通过冷却快要结束的阶段。这仓混凝土浇筑完成后，在接下来的几天中产生了较为频繁的短期温度变化，导致混凝土仓面一直处于温降冷击的作用之下，截至2019-04-01，不将温降冷击的应力当作压应力，其叠加的温降冷击的应力值已经达到了临界点，具有较大的混凝土裂缝风险。

2.1.3 温度和应力预报结果

结合气象资料计算大坝的温度和应力情况。2019-04-17—04-23项目施工现场的最高与最低气温分别为31 ℃和18 ℃，最小昼夜温差为8 ℃，最大昼夜温差为11 ℃。另外，由于11号坝段的混凝土浇筑时间较短，刚好处于一个升温阶段，但后续随着温度的下降，压应力会逐渐降低。

2.2 混凝土裂缝控制技术研究

2.2.1 温度控制

温度是影响混凝土结构的一种重要因素，很容易使混凝土出现裂缝现象。因此，在进行水利工程混凝土施工的过程当中，对于温度的控制要采取有效的措施。而混凝土由于自身发热而出现的温差则需要工作人员在选择材料时，尽量选择发热量较低的水泥，从而降低水化热情况，以此实现对混凝土温差的有效控制。与此同时，如果施工温度较高，相关人员应该对混凝土做好降温处理，从而减少混凝土当中水分的蒸发。

另外，在浇筑混凝土的过程中，施工人员需要选择合理的时间段，防止因浇筑时间过长而导致混凝土材料变形。一般情况下，混凝土的浇筑时间在7：00—10：00和15：00—18：00为宜，尽量不要在温度较高的环境下工作，从而将温度对混凝土质量的影响降到最低，能够在一定程度上降低混凝土产生裂缝的概率。

2.2.2 配比与搅拌

缺少科学合理的混凝土配比也是导致其出现裂缝的重要原因。因此，施工人员要对混凝土的配比进行科学控制，从而尽量降低混凝土出现裂缝情况的概率。要求施工人员在制作混凝土的过程中，结合水利工程项目的具体要求进行工作，以此保证混凝土配比达到工程需求标准。另外，混凝土的搅拌也是一个比较重要的环节，施工人员应该保证混凝土搅拌的整体性和均匀性，从而在一定程度上降低混凝土离析的发生概率。与此同时，高度重视混凝土的运输和储存工作，不仅能够避免混凝土出现变质的情况，还能够为后期施工过程中的配比和搅拌提供方便。

2.2.3 施工控制

对混凝土施工环节的合理控制是防治混凝土裂缝的一种十分有效的措施，比如二次振捣法。借助这一方法能够使混凝土实现二次液化，在排出混凝土当中多余水膜的同时，还能够去除一些粗大的骨料，在一定程度上提升混凝土的均匀性和稳定性，从而降低混凝土裂缝产生的概率。

不仅如此，在混凝土作业结束之后，及时保湿和保温措施也能够在很一定程度上降低混凝土裂缝出现的概率。可以在混凝土表面覆盖保温膜，并且对外界的气温进行实时测量，根据外界气温的变化对混凝土采取相应的防护措施，以此降低混凝土裂缝的发生概率。混凝土施工过程当中，振捣工作尤为重要，这项工作需要工作人员具备较强的经验和技能基础，清楚掌握混凝土泌水情况，同时还能够根据实际情况适当在混凝土当中加入胶乳优质的煤灰，避免混凝土出现干缩裂缝。

2.2.4 材料控制

混凝土原材料的选择不仅是直接影响混凝土整体质量的关键因素，还是产生混凝土裂缝的又一原因。因此，水利工程项目进行过程中，要严格把控混凝土原材料的质量。施工所用的混凝土原材料必须满足工程的建设标准以及国家的相关要求，并且添加优质、合理的添加剂。例如，在水泥的选择上，要保证水泥的质量，例如抗渗能力、干缩性、强度等，必须严格参照施工标准进行选材。另外，在混凝土骨料的选择方面，尽量采用风化颗粒少、干净、坚硬的石料，通过反击破碎机轧制形成骨料后进行相应的试验检测，确定各项数据达标后才可以正式使用。不仅如此，混凝土的搅拌和调配过程中还需要加入适量的引气剂与减水剂，从而保证混凝土的脆性与防水性。通过对混凝土原材料质量的严格把控，能够在很大程度上降低裂缝出现的概率，不仅使水利工程的质量得到进一步提升，还能够有效降低因混凝土裂缝导致的补休和返工情况等。