水利工程施工中混凝土裂缝控制技术探究

2020-02-18王文州

建材与装饰 2020年31期

王文州

（南京河川建设工程有限公司，江苏南京 210000）

0 引言

混凝土材料是水利工程施工过程中使用的最主要材料之一，在进行混凝土施工时，经常会因为设计因素、材料因素以及施工技术因素等原因，导致混凝土出现裂缝，影响水利工程建筑物的整体性能，留下安全隐患。所以，在水利工程施工中要严格控制混凝土的施工操作，总结并分析引发混凝土裂缝的原因，制定科学的防治方案，提高混凝土施工效率与质量，确保水利工程整体的施工质量。

1 水利工程施工中混凝土裂缝类型

水利工程施工现场的环境十分复杂，并且施工条件比较差，在气候、地质、施工工艺以及施工材料等多种因素的影响下，混凝土浇筑施工完成以后，经常会发生裂缝质量问题，主要包括塑性收缩裂缝、温度裂缝、沉陷裂缝以及干缩裂缝等类型，需要找出裂缝成因，并作出针对性处置。

1.1 塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝是水利工程施工中混凝土裂缝的主要类型，通常出现在大风以及高温等恶劣天气环境下。在这些恶劣天气的影响下，水利工程混凝土浇筑施工结束以后，混凝土会出现一些收缩状况，使浇筑后的混凝土体积不断缩小，造成表面裂缝，严重的会整体裂开。除此之外，混凝土在浇筑完成并且进入最终凝结期时，如果存在严重的失水问题，也会因为混凝土收缩而导致裂缝出现。塑性收缩裂缝的主要特征是两端的裂缝细、中间的裂缝宽。

1.2 温度裂缝

温度裂缝通常发生在混凝土浇筑环境温度变化较大的情况下，会导致混凝土内部的温度应力发生改变，进而对混凝土造成不规则的应力，形成应力裂缝。温度裂缝主要有两种成因：①混凝土温度应力缺少完整结构，即在混凝土结构的内部，温度以一种非线性形式分布，从而产生应力导致裂缝出现；②因为混凝土结构多处环境的温度差较大，使混凝土结构内外应力数值出现差值，导致混凝土变形产生的裂缝。

1.3 沉陷裂缝

沉陷裂缝是冬季施工容易发生的裂缝问题，在北方寒冷地区比较多见。在冬季施工时，北方的气温比较低，混凝土在浇筑完成后都被冻住，在天气逐渐转暖以后，冻土逐渐化冻，就会对混凝土结构造成变形影响，从而形成裂缝。沉陷裂缝的深度很大，严重的会出现错位问题。另外，沉陷裂缝的沉降量会随着裂缝宽度的增大而增大，并且会因为回填土密实度不足的影响而出现不均匀沉降现象，裂缝危害很大。

1.4 干缩裂缝

干缩裂缝也是一种比较常见的裂缝问题，其主要成因是因为混凝土浇筑完成以后没有做好养护，是一种比较控制的裂缝问题。水利工程施工环境普遍比较复杂，并且气候条件多变，施工限制因素多，所以在混凝土浇筑完成以后，很可能忽略掉混凝土养护工作，养护方法不当、设备缺陷以及养护时间不够等，都会造成混凝土干缩裂缝，使混凝土结构发生变形，影响结构稳定，缩短使用寿命。

2 水利工程施工中混凝土裂缝产生的原因

2.1 设计原因

水利工程建设中的混凝土施工需要根据工程实际情况以及工程质量要求，合理地配比混凝土，并严格按照施工技术操作规范进行施工，以此才能保证混凝土施工质量，减少裂缝的产生[1]。如果在施工设计环节出现问题，就可能导致混凝土的配比出现问题，例如水灰比较大的情况会导致水泥浆体积变大，使其坍落度和收缩度变高；如果水、会、砂三者的混合比例设计不当，则会导致混凝土的和易性降低，使其在应用的过程中容易发生离析或者泌水等。设计不当而导致的混凝土性能下降问题会直接引发混凝土裂缝的产生，导致施工质量下降。

2.2 材料及环境原因

混凝土施工的质量好坏与混凝土原材料的质量有直接关系，水泥强度不够、水泥中杂质过多、水泥受潮、水泥过期、混合料质量不佳、添加剂使用不当等，都会影响混凝土浇筑的质量，是产生混凝土裂缝的主要因素之一[2]。另外，混凝土浇筑的过程中经常会在浇筑操作的后期出现水泥遇水热化的现象，使混凝土发热，而此时混凝土内外部的温差较大，会在混凝土表面发生拉应力现象，如果混凝土拉应力超过其自身的抗拉应力极限，就会导致混凝土裂缝产生，影响混凝土施工质量。

2.3 施工技术原因

排除混凝土配比以及材料质量和环境因素以外，施工技术也是造成混凝土施工裂缝产生的主要原因，施工操作不规范、后期养护不到位等，均会导致混凝土施工产生裂缝。由于水利工程施工规模较大、参与人员多，管理工作开展困难，经常会发生施工人员违规操作问题，造成钢筋位移保护不佳，使钢筋垫块被踩踏损坏、预埋管线过于集中等[3]。再加上混凝土养护不到位，养护措施不完善等，也会导致混凝土温度和湿度不达标，从而发生裂缝问题。

3 混凝土裂缝控制技术应用

3.1 科学设计混凝土施工方案

水利工程建设过程中，施工设计人员要在实施作业前对施工现场进行全面勘测，包括地质条件、环境条件以及水文情况等，并结合水利工程施工质量标准和技术操作规范，科学地设计混凝土施工方案，对混凝土结构的形状、体积等进行优化设计，全面考虑可能影响施工质量的问题，提前做出应急预案和控制措施。例如，在计算混凝土结构的抗拉裂能力时，需要正确认识并分析水利工程施工中“抗”和“放”的关系，针对混凝土抗裂薄弱的位置进行准确计算，根据计算结果和模拟试验结论设计合理的加固方案，确保混凝土结构具备足够的变形余量[4]。同时，要结合以往的施工经验和设计方案合理的配比混凝土，提高混凝土的使用性能。

3.2 加强混凝土施工材料和环境控制

在选择混凝土原材料的时候，施工人员要尽可能地选择适合的材料制作混凝土材料，要根据水利工程施工技术要求以及混凝土结构质量标准，严格地筛查混凝土材料的质量、等级以及使用性能等，确保其质量符合工程施工要求。例如，在选择泥砂辅料的时候，材料采购人员要选择优质的泥砂，要控制好泥砂中的含泥量，避免混凝土收缩性增大而产生裂缝。在配比混凝土的过程中，可以适当地添加一些粉煤灰等添加剂，以此减少水泥的实际用量，对混凝土浇筑时发生的水热化现象进行有效控制，减少混凝土收缩体积，减少混凝土内外部应力差，控制裂缝的产生[5]。另外，在制备混凝土的过程中，还可以加入减水防裂剂，从而减少水的使用量，提高混凝土的抗拉强度，有效改善混凝土抗裂性能和抗碳化性等，降低裂缝的产生概率。

3.3 提高混凝土施工技术和检验质量

水利工程中的混凝土施工需要按照一定的施工操作标准进行，要保证施工技术的应用操作符合国家或者行业的相关规定，并做好工程施工的质量检验工作，以此保证混凝土施工效率与质量。在进行混凝土振捣施工的过程中，施工人员要根据工程施工现状，对混凝土的基础和模板进行浇水，浇水的量要严格按照施工技术质量要求而定，要将混凝土结构浇湿浇透，确保混凝土结构的含水量。另外，在对混凝土结构进行振捣施工时，施工人员要控制好振动杆的移动方向和距离，每次移动的距离应该在40cm 左右，确保振动效果[6]。混凝土施工使用的混凝土需要严格按照28d 强度要求进行控制，并要控制好混凝土制备时间、运输方式以及拆模时机等，以此提高混凝土施工效率与质量。

3.4 做好混凝土施工后的养护工作

水利工程中混凝土施工完成以后要及时开展养护工作，针对现浇混凝土结构，养护工作人员应该在混凝土浇筑完成以后的12h 内对其进行全面的养护，可以使用草袋、塑料薄膜或者麻袋等将混凝土结构表面进行覆盖，同时要进行浇水养护，养护的时间要控制在7d 以上。如果混凝土制备中填入缓凝型外加剂，则混凝土浇筑施工完成后需要进行14d 以上的养护，确保混凝土彻底固结，并且达到施工质量要求。混凝土养护工作的实施与落实要注意控制好混凝土内部与外部的温差，需要将温度差控制在25℃范围内，避免因温度差过大而产生较大的收缩应力，导致混凝土产生裂缝。如果在混凝土养护过程中出现接缝问题，要及时反馈施工主管部门，并在设计部门的帮助下制定科学的补救方案，避免裂缝进一步扩大，影响水利工程整体的施工质量和使用性能。