水利工程施工中混凝土裂缝控制技术研究

2020-04-13高增龙

工程技术研究 2020年3期

高增龙

（榆林市清水工业园供水有限责任公司，陕西榆林 719300）

随着“一带一路”倡议的实施，我国基础设施建设力度不断加大，特别是水利工程，是其中最重要的内容之一。近些年我国持续加大水利投资规模，充分说明了我国对于水利工程建设的重视程度，如图1 所示。

图1 近些年水利工程管理固定资产投资规模

水利工程施工过程中混凝土是最为主要的材料，但是混凝土的特殊结构决定了其容易发生裂缝，这也是影响水利工程运行最为严重的危害之一，会对整个工程质量以及使用寿命造成严重影响。所以一定要对水利工程施工混凝土裂缝给予足够重视，同时采取相应技术措施进行解决。

1 水利工程施工中混凝土裂缝产生的原因

对于水利工程来说，其施工过程中主要有两方面原因会造成混凝土裂缝：一是混凝土自身理化性质的改变而出现的裂缝；二是混凝土施工过程中受到外部因素影响所引发的混凝土裂缝。总的来说，混凝土裂缝原因、形式如表1 所示。

1.1 混凝土自身理化性质的改变而出现的裂缝

混凝土自身理化性质的改变所引发的裂缝主要包括沉降裂缝、收缩裂缝、塑性裂缝3 种类型。

（1）沉降裂缝。此种裂缝主要发生在混凝土初凝过程中，主要是由于混凝土配置时配比设计不够合理造成的，例如混凝土中粗细集料配比不合理、水灰比配比不合理、混凝土搅拌过程中粗料较多而振捣不够充分等，都会造成混凝土表面产生裂缝。

表1 混凝土裂缝原因及形式

（2）收缩裂缝。此种裂缝产生的原因在于混凝土凝固时会发生收缩，此过程产生的力量会和混凝土本身的约束力相互作用而产生裂缝。此种裂缝的产生和混凝土材料性质相关，多出现在混凝土配筋率相对较高的构件中。除此之外，若是对已成型的混凝土重新浇筑也会引发此种裂缝。

（3）塑性裂缝。此种裂缝主要是指混凝土浇筑后，混凝土还处在塑性收缩情况下，其内部颗粒会受到重力影响而浮动。一旦此种浮动受到钢筋骨架以及模板的限制且无法解除时，就容易顺着钢筋长度方向产生裂缝。

1.2 外部因素对混凝土产生的裂缝

（1）施工环境引发的裂缝。水利工程施工所处环境较复杂，受到各种因素的影响容易引发裂缝，其中最主要的就是温度裂缝。温度裂缝一般发生在混凝土工程的后期，特别是在体积较大的混凝土表面以及温差较大的区域发生较多。此种裂缝主要是由于混凝土内外存在较大温差，内外热胀冷缩程度不同会在混凝土表面产生相应拉应力而产生的。除此之外，水利工程所处区域地质较为松散或者不均匀、压实度较差等都会造成混凝土结构的不均匀沉降而引发沉降裂缝。

（2）施工工艺引发的裂缝。此种裂缝主要是由于施工中没有按照标准工艺和流程而引发的混凝土裂缝。例如混凝土搅拌不均匀不充分、振捣不够密实等都会引发离析问题，从而引发混凝土裂缝；钢筋混凝土结构施工时的保护层厚度不够，就容易造成钢筋锈蚀，从而造成混凝土内部发生膨胀应力，进而造成混凝土裂缝。

2 水利工程施工中控制混凝土裂缝的相关措施

2.1 混凝土原材料的质量控制

混凝土原材料的质量直接决定着混凝土配置后的质量情况，同时也是造成混凝土自身产生裂缝的重要原因之一，所以水利工程施工过程中一定要有效控制混凝土原材料的质量。

（1）混凝土原材料中最主要的材料就是水，其质量直接影响着水利工程质量，所以一定要避免采用工业废水或者没有进行处理的污水进行混凝土配置。

（2）混凝土制作中水泥是最为重要的材料，现阶段市场上水泥的类型非常多，这就造成了水泥选择时存在着较大的不确定性。所以在选择水泥时一定要有效控制水泥性能，要对水泥的特性进行深入了解，确保其符合水利工程施工的需要。对于水利工程来说，一般采用普通硅酸盐水泥，此种水泥适合用在阴冷的施工环境当中，具有安全性高、抗渗能力强、耐寒性好、干缩性小等优势。

（3）除了水和水泥外，混凝土配置时还需要掺入粉煤灰以及添加剂等物质。一般情况下，粉煤灰的含量要占到混凝土总量的1/4 以内，以此来确保混凝土质量。

（4）混凝土配置中骨料的选择是最为重要的环节之一，一定要确保骨料的可靠性，并且要将含砂率控制在合理范围内。水利工程中的骨料可以采用反击破碎机轧制而成的碎石料，通过必要试验确定合格之后才可使用。

2.2 混凝土配合比以及搅拌的控制

（1）根据水利工程具体情况以及相应标准规定确定混凝土配合比，之后配置相应量混凝土进行工程试验，明确混凝土配合比准确与否，最后还要按照混凝土试验情况确定混凝土最终的配合比。

（2）严格控制混凝土的搅拌过程。混凝土的搅拌情况直接影响着混凝土的质量，在搅拌时一定要考虑混凝土运输时长以及外部环境因素对于混凝土的影响，对于坍落度进行有效控制。

（3）完成混凝土制作后需要及时将其运输到施工区域，确保浇筑工艺的顺利实施。需要确保运输装置的连续性，防止出现浇筑现场材料供应不足的问题。水利工程施工程序相对复杂，在混凝土运输设备管理方面容易出现某些问题，因此在混凝土运输过程中需要实时关注设备的安全运行，避免发生突发情况而造成各方损失。

2.3 混凝土施工过程的有效控制

对于水利工程来说，加强混凝土施工质量控制是避免混凝土裂缝的必要手段。

（1）水利工程对于混凝土浇筑工艺具有较高的要求，在混凝土浇筑施工时一定要确保施工结构合理性，防止出现浇筑裂缝的问题。在混凝土浇筑时需要采取分层浇筑的方式来进行，同时要确保分层浇筑时不同层混凝土浇筑的有效衔接。因此一定要制定出较为合理的浇筑施工方案，确保混凝土施工整个过程的连续性和有效性。在进行混凝土浇筑施工时需要将水利工程结构作为整体考虑，制定出针对性的分层浇筑方式。在实施此种方案时需要逐层进行浇筑施工工艺，确保结构覆盖范围的合理性。在具体操作时需要从相对较短的一侧开始浇筑，平稳地向长边进行推进。对于较特殊的情况，也可以采用从中间向两侧或从两侧向中间的方式进行浇筑。此方案在具体实施时相对复杂，对于混凝土浇筑设备具有较高要求。另外，还可以采取分层浇筑的方案，从底层向上逐层浇筑，逐渐完成其他各层浇筑。此种方案主要应用在结构相对适中、浇筑整体范围广泛的结构当中。

（2）通过二次振捣法确保振捣有效性。通过二次振捣能够使得混凝土重新液化，这样就能够有效消除混凝土所具有的粗大骨料以及多余水膜，能够减少混凝土沉陷裂缝以及塑性裂缝的产生。

（3）加强混凝土的养护。完成混凝土浇筑后要加强对混凝土工程保温、保湿的控制，可以在混凝土表层覆盖保温膜来避免混凝土温度的外散，这样能够有效控制混凝土温度裂缝、收缩裂缝的产生。针对不同类型的混凝土要采取不同的措施实施养护。若是混凝土的硬度以及弹性都比较小，那么在完成浇筑之后要立即实施养护，可以通过喷壶洒水的方式来进行，始终保持混凝土表面的湿润，提升混凝土浇筑工艺质量；若是混凝土的硬度以及弹性相对较大，那么可以在混凝土浇筑过后12h 利用喷水方式进行养护，确保混凝土表面的湿润性。

2.4 混凝土裂缝的修补控制

对于出现裂缝的混凝土要采取必要的技术措施实施修补，现阶段较为常用的混凝土修补方法主要有注入法、充填法、表面覆盖法等。一般情况下，混凝土裂缝可以分为死缝、活缝、增长缝几种类型，对于死缝来说可以通过刚性材料进行填充，此种方式并不会影响水利工程质量；对于活缝，可以通过弹性材料实施填充，能够避免混凝土缝隙的扩展；对于增长缝，先要控制混凝土缝隙的扩展，之后按照缝隙性质采用对应材料实施修复。