水利施工中混凝土裂缝产生的原因及防治措施

2020-03-05杨绪辉

工程建设与设计 2020年16期

关键词：水泥水利工程裂缝

杨绪辉

（山东水总有限公司，山东济宁272000）

1 引言

水利工程施工中，混凝土裂缝的发生会大大影响工程建设的质量，需要根据具体情况制订防治方案。

2 混凝土裂缝产生的原因

混凝土是水利工程施工中的重要施工材料，混凝土原材料的选择对施工质量有重要影响，混凝土的选料、级配、拌和、施工等工艺的操作过程必须科学，并进行严格的质量控制，才能减少裂缝的产生。

2.1 温度裂缝

温度裂缝，主要是由于混凝土中含有大量的水泥，混凝土浇筑完成后，水泥在硬化过程中会产生大量的水化热，在这个过程中，混凝土结构的内部温度不断升高，外部迅速脱水，内外部温差不断增加，外部结构由于水分的蒸发不断收缩，内部结构由于温度的升高而不断膨胀，从而导致裂缝。在收缩变形的情况下，建筑会发生严重的裂缝，不仅影响项目的美观，还会影响结构的安全性和稳定性。另外，由于配合比的不科学，也会导致温度裂缝问题[1]。

2.2 荷载裂缝

导致荷载裂缝主要是结构设计不合理，具体包括：结构计算模型不合理、存在漏算问题；结构受力分析与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力计算与配筋计算错误；结构安全系数不够；结构设计时未考虑施工的可行性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当。另外，施工过程不规范也会导致荷载裂缝，例如，施工机具、材料堆放不合理；预制结构翻身、起吊、运输、安装不当，造成结构受力不合理；施工人员没有严格按设计图施工，擅自更改结构施工顺序，改变了结构受力模式，没有对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。

2.3 收缩裂缝

收缩裂缝即由于混凝土的收缩引起的裂缝，其中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因。混凝土硬化后，表层水分逐步蒸发，而结构内部的水分损失较慢，因此，产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，导致裂缝的产生。

3 混凝土裂缝防治措施

3.1 科学选择原材料

结合以往施工经验，混凝土裂缝问题的出现与原材料质量有较大的关联性。因此，在对此类问题进行防治时，首先要做好原材料的选择。在具体的操作环节中，应注意以下几点：（1）在砂子的选择过程中，优选连续级配、等级较高的人工砂，同时要求材料自身含泥量在3%以内，而且还要对材料进行碱活性检验，根据试验结果评估材料的可用性。（2）选择外加剂时，需根据当地的降雨量、平均温度、昼夜温差等进行选择，如常用的复合型外加剂、抗冻外加剂等。（3）在水泥的选择中，主要以普通硅酸盐水泥为主，结合水利工程的实际需要，还可以搭配火山灰水泥或矿渣水泥完成混凝土材料的配置，同时，应优选水化热较低，强度等级在42.5 以上的水泥，从而减少裂缝的产生，为保证工程的施工质量奠定基础[2]。（4）粉煤灰作为一种可以部分替代水泥的材料，结合水利工程特征，应优选一级粉煤灰，并且在拌和过程中，将粉煤灰添加量控制在40%以内，以确保混凝土易性。另外，拌和用水应以生活用水为主，自然界中的水体需要经过悬浮物、酸碱性测试，待满足条件后再进行使用，借此从根源上降低裂缝的发生概率。

3.2 控制混凝土的拌和过程

针对碱骨科反应造成的裂缝，应严格控制该反应的发生，可选择优质骨科和低含碱量水泥进行混凝土的配置，并控制水灰比。进行材料配置前，可以先进行原材料的检验和试验。通过试验对原料的使用效果进行分析，从而得出较为合理的配合比[3]。同时在混凝土拌和过程中，也需要注意以下问题：（1）拌和顺序。在混凝土的拌和过程中，应使用后掺法完成添加剂的拌和，其他原材料在拌和期间也会按照拌和比例进行添加，单次添加量的误差控制在1%以内。（2）将原材料添加到搅拌机后，需要先进行干拌，时间在1～2min，拌和均匀后再向其中添加水和外加剂，继续搅拌约2min，然后对混凝土的坍落度、理化性质进行校验，满足要求后可以通过罐车或自卸车将混凝土运输到作业现场，从而避免混凝土出现提前凝结或者结块的情况，降低裂缝病害的发生概率。

3.3 混凝土浇筑过程的控制

混凝土的浇筑环节也是直接影响混凝土质量的关键阶段，主要需要注意以下内容：（1）严格遵循浇筑顺序，控制浇筑速度。在水利工程中，大体积混凝土结构较多，并且大体积混凝土由于体积庞大，非常容易出现温差裂缝，需要严格控制浇筑过程，减少裂缝的产生，例如，应遵循由下至上、由中间向两端的浇筑原则，还要控制浇筑速度，确保浇筑结果的均匀性。（2）应选择温度适宜，温差较小的天气进行混凝土浇筑，同时根据实际浇筑情况进行混凝土振捣，单次振捣时间不超过30s，以提高混凝土浇筑质量。

3.4 采用合理的养护方法

施工过程中，应在振捣操作之后进行混凝土表面的保温养护工作，具体可以采用保温材料覆盖、水冷法、真空气化法等，以做好温度控制，减少裂缝的产生。由于混凝土流动性较强，容易在早期发生塑性收缩裂缝、干燥收缩裂缝、温度裂缝等，因此，必须加强早期养护。养护主要是保持适当的温度和湿度条件。混凝土浇筑后，应覆盖一定厚度的草袋、麻袋片或塑料薄膜，过高或过低的环境温度以及较大的温度变化会引起表面裂缝。保温能减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土表层的温差，防止表面裂缝。由于热扩散时间延长，混凝土强度和松弛作用得到充分发挥，使混凝土总温差产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止贯穿裂缝的产生。浇筑时间不长的混凝土仍然处于凝结、硬化过程中，水泥水化速度较快，适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生收缩裂缝。