水利水电建筑工程施工中砼裂缝的防治

2020-05-28陈秀雄

工程技术研究 2020年6期

陈秀雄

（中水珠江规划勘测设计有限公司，广东广州 510610）

1 水利水电工程施工中砼裂缝产生的原因

1.1 温差过大引发的裂缝

温差是引发水利水电工程裂缝产生的直接原因，如果在混凝土施工过程中内外部的温差过大，就会增大砼裂缝发生的概率。由于水泥是混凝土施工过程中必不可少的原材料，其本身的性质相对特殊，当水泥遇水将产生反应，此过程是放热过程，在此反应下，砼内部温度无法及时散发，而外部温度跟不上此变化，使得内外部存在较大的温差，且砼本身具有极为明显的热胀冷缩特性，一旦其内外应力超过了砼自身可以承受的强度极限，就会产生裂缝。

温差所引发的砼裂缝极为常见，在水利水电工程中，温度差所造成的裂缝主要包含了：混凝土使用中的水化热反应，内外极大的温度差异，导致了裂缝的形成；混凝土施工结束以后，在模具的拆除过程中，由于存在湿度及温度的变化，混凝土的表面温度突然降低，因此，湿度及温度差异形成，一旦混凝土本身无法适应这种湿度及温度的变化，就会导致裂缝的出现。此外，当混凝土内部形成了其固有的温度以后，一旦其达到极限的状态，受到厚度、密度等的影响，就会使得混凝土内部的热量无法及时散发，进而导致温度裂缝的出现。对水利水电工程而言，温差裂缝多产生于分洪闸、拦河坝等各类工程中，因此，在水利水电工程中，要减少温度裂缝的产生，主要是要在混凝土施工过程中加强对温度的控制与管理。

1.2 塑性收缩产生的裂缝

塑性收缩也是水利水电工程施工过程中造成裂缝的主要原因。由于混凝土凝固是散热的过程，这就会使得混凝土中的水分逐步蒸发，一旦混凝土内部的水分流失，混凝土体积就会随之发生一定的变化，混凝土体积与塑性收缩裂缝的规模存在着直接的联系，体积越大，也就说明塑性收缩现象越明显，塑性收缩裂缝也就越大。对混凝土收缩过程而言，由于外部环境可能会对混凝土产生一定的约束力，也就导致了混凝土收缩应力的出现，一旦混凝土自身的抗拉强度极限值无法满足混凝土的收缩应力，就会引发塑性收缩裂缝的出现。

一般情况下，对混凝土施工而言，塑性收缩裂缝的出现难以彻底消除。塑性收缩裂缝多是在混凝土施工过程中产生的，但是，对有些水利水电工程而言，其塑性收缩裂缝也往往出现在施工结束后的5～10 年，因此，从塑性收缩裂缝产生的时间来看，水利水电工程中塑性裂缝的出现与水利工程的使用年限之间并没有直接的关系，这种裂缝的出现主要是由混凝土施工方法选用不当、配合比设计不当等造成的。一般情况下，当混凝土出现塑性裂缝以后，混凝土的抗拉性能等大大降低，有些时候还会导致一些有机质进入裂缝内部，使得混凝土内部的钢筋产生锈蚀等现象，因此，一旦不注意对塑性裂缝的控制与管理，就会严重影响混凝土结构的稳定性。

1.3 砼塑性坍落引发的裂缝

坍落度是混凝土施工质量评价的重要指标，混凝土塑性坍落也会引发混凝土裂缝的出现。通常情况下，塑性坍落裂缝多发生在浇筑结束以后的2～5h 内，在此阶段，混凝土尚处于塑性状态下，一旦出现渗水等问题，再加上受到重力等的影响，就会使得混凝土材料出现下沉现象，而钢筋、模板等会对混凝土下沉产生一定的约束，而此时，在混凝土的上部分，会出现与钢筋长度方向相一致的裂缝。

1.4 材料质量不达标引起的裂缝

在混凝土施工过程中，由于其混凝土是由多种材料所构成的混合物，因此，混凝土的施工质量会受到这些材料质量的影响。近年来，随着我国建筑行业的蓬勃发展，建材市场也逐步发展，即使是同一种材料，在性能、质量等方面也存在着一定的差异性，因此，这就使得在混凝土施工过程中，需要严格进行混凝土材料的筛选。当前，在我国水利水电工程施工过程中，有些工程单位为实现成本的控制，选用了一些劣质材料，这些材料的性能较差，无法满足水利水电混凝土施工的基本要求，有时会引发混凝土裂缝的出现，对混凝土结构的稳定性与安全性等极为不利。

2 水利水电施工中砼裂缝防治措施

2.1 合理选择混凝土配合比

从混凝土原材料的构成来看，其包含了水泥、砂石、膨胀剂、骨料与水等，在正式的混凝土施工开始之前，有关施工人员需要根据混凝土的质量标准与要求，做好混凝土试配工作，确定最佳的混凝土配合比。在混凝土配合比的设计过程中，要减少混凝土裂缝的出现，需要在保证混凝土性能符合水利水电工程施工要求的基础上，尽量减少混凝土施工中水泥的用量，可以用外加剂等来替代水泥的作用，比如粉煤灰等，严格将水胶比等控制在合理的范围内。从粉煤灰的使用来看，其应用减少了水泥的使用，大大提高了混凝土的和易性，在施工过程中减小了水泥水化热的不利影响。一般情况下，在混凝土施工中一些易发生裂缝问题的位置，要增加限裂钢筋等的设置，以提高此处混凝土的抗拉强度，延缓裂缝的发生。

2.2 温度裂缝的防治措施

从混凝土裂缝的发生原因来看，温度裂缝最为常见，其主要是在混凝土施工过程内外部较大的温差所造成的。为减少此种裂缝的出现，需要在混凝土施工过程中严格控制温度，避免温差过大，主要从以下方面来进行：（1）降低混凝土本身的发热量，由于水泥的水化热现象是混凝土本身热量的主要来源，因此，在混凝土施工过程中，要尽量选用水化热反应较弱的水泥，比如普通硅酸盐低热水泥等，这种类型的水泥在混凝土施工中的应用可以有效控制混凝土内部的温度。从应力场分布的差异性来看，有关施工人员需要根据其分布的具体情况，进行施工范围等的确定，进而选择与应力场相适应的混凝土，在混凝土原材料中添加一定量的粉煤灰、减水剂等，以达到控制温差的作用。（2）降低混凝土入仓温度。由于在水利水电混凝土施工过程中，混凝土的用量较大，因此，其混凝土的拌制等往往是在距离施工现场一定范围的配制站完成的，当拌制结束以后，需要经由一段时间的运输方可进行混凝土浇筑施工等，因此，在这种情况下，需要对浇筑温度等加以严格控制，尽量在昼夜温差较大的春秋季节来进行浇筑。（3）提升混凝土散热的速率。混凝土浇筑过程中，浇筑温度对混凝土裂缝的产生也有着直接的影响，因此，浇筑过程中需要对浇筑温度、厚度等加以科学控制，提高混凝土浇筑过程中的散热速度。

2.3 塑性裂缝防治措施

塑性裂缝在水利水电工程施工中极为常见，该种裂缝的防治主要从以下方面来进行：（1）严格根据混凝土施工的质量标准与要求，对施工材料等加以科学选择，尤其是要保障材料的质量能够满足工程要求。以水泥为例，在水泥材料的选择上，应尽量选用干缩值小、高强度的水泥，比如普通硅酸盐水泥的性能最优。（2）水灰比的控制过程中，要根据混凝土的质量要求，进行水灰比例的确定。为实现对塑性裂缝的有效控制，在混凝土的配置过程中往往需在其中加入一定量的高效减水剂等，使得该材料可以替代水泥与水的作用，保证混凝土的强度。（3）混凝土浇筑开始之前，需首先在模板上洒水，保持模板的湿度，随后开始混凝土浇筑。（4）如果在混凝土浇筑过程中，周围温度较高、风力大，此时，需要进行必要的降温与挡风等处理，一旦处理不到位，会引发混凝土的结构性破坏。

2.4 砼裂缝处理方法

当水利水电工程施工过程中出现了砼裂缝以后，有关人员要立即针对此裂缝问题加以必要的处理，一旦裂缝处理不及时会严重影响后期工程施工的顺利进行。当工程施工中出现砼裂缝以后，有关施工人员要立即对裂缝问题加以观察，分析其类型、大小、可能的发展方向等，进而确定最佳的砼裂缝修复方式。针对砼裂缝问题，有关人员要制定完善的裂缝治理流程与对策（见图1）。总之，在砼裂缝问题出现以后，要严格根据此修复处理流程来进行裂缝的修复。基层处理是最为基础的处理环节，其直接影响着混凝土砼裂缝的处理成效，因此，相关施工人员必须重视此环节的修复处理。当砼裂缝基础修复完成以后，有关施工人员要立即对裂缝加以土桩、耐火喷漆、砂浆涂抹等处理，保持混凝土结构表面的平整性，保障其处理效果。