水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术分析

2023-11-16殷红云宫超

建筑与装饰 2023年21期

殷红云宫超

1.惠民县城乡水务发展服务中心山东滨州 251700；

2.惠民县恒安水利工程有限责任公司山东滨州 251700

引言

对于水利工程而言，要想保证施工能够顺利完成，混凝土的使用和耗费是不可避免的。以部分小型的水闸系统为例，其承载力的来源主要依托的是钢筋混凝土结构。但是在实际进行水利工程施工的时候，会受到很多不确定因素的影响。面对这种状况和局面，必须要加大对水利工程施工中混凝土裂缝问题的重视，结合水利工程的实际情况，开展带有针对性的各种控制措施。

1 水利工程施工中混凝土裂缝对整个工程造成的影响

水利工程施工中混凝土裂缝对整个工程造成的影响主要体现在三个方面，其一是使整个水利工程的强度降低。基于混凝土结构对整体水利工程的质量有重大影响，以对承重及密封系统的负面影响为主要表现。一旦出现裂缝，就会对整体结构造成不同程度的负担。此外，水利工程本身具有一定的特殊性，如果将混凝土在水中放在的时间过长，那么其表面就不可避免的出现脱落的情况，并且很容易渗入挡水墙内，进而影响整个水利系统的强度。

其二，出现严重的渗漏现象。在严重的情况下，甚至可能由于结构问题使整个水利工程倒塌。此外，如果水利工程施工中混凝土含水量增加，那么整个混凝土结构亦会逐渐受到侵蚀，影响整个水利工程的运作强度。水利工程渗漏严重，如混凝土结构吸收水分，其耐久性亦会受到重大考验。结合我国水利工程施工的实际情况，我国大部分小型水闸都会采用钢筋混凝土的方式进行施工，其目的在于确保相应的受力质量。如果发生泄漏，那么必然会腐蚀整根钢筋，从而对整个水利工程的使用寿命和运作质量造成不可估量的负面影响。

其三是使整个水利工程的运行寿命减少。通常情况下，水利工程在建造及设计阶段，会严格要求使用寿命。在混凝土结构产生裂缝的状况，还会影响到混凝土结构的吸水性能，并且强度在不同程度上受其危害。从本质上来讲，钢筋混凝土裂缝现象考验的是整个混凝土机构的坚实程度，如果裂缝导致了水利工程质量层面的问题，那么最终整个工程的使用寿命也无法得到保证。同时，当水利工程施工中产生了严重的裂缝问题，足以造成水利工程事故，其中带来的生命和财产的损失也是无法预测的。

2 水利工程施工中混凝土裂缝产生的原因分析

2.1 受到外界环境的影响，很容易出现季节性温差裂缝

由于受到混凝土特性的影响，水利工程施工在外界温湿度的变化的情况下，整体的质量很容易受到影响。假设水利工程施工的时候，整体的环境温度都不高，那么混凝土表面会产生拉应力，进而出现混凝土的收缩现象。一旦收缩应力相比较而言呈现较大的状况，那么表面容易产生较大的裂缝[1]。基于对混凝土温差裂缝产生的主要原因分析，冻害因素在其中的影响做大。一般来讲，冻害会从混凝土表面温度较低开始，先从水冰的孔隙开始，然后水冰发生膨胀。冻结部分会逐渐将冻结的混凝土挤压到未冻结部分，造成内部的无规则运动。

如果产生的压力超出了混凝土本身的抗拉强度极限，混凝土劣化现象就无可避免，这样一来就会产生温度裂缝。为了使温度裂缝问题得以解决，常常会依靠引气减水剂或引气剂，利用产生的相互之间不能连接在一起的气泡，对冻融过程中产生的不平衡压力能够起到一定的缓解作用，这样一来就能够很好地避免混凝土出现开裂和开裂的情况。

2.2 沉降现象的产生容易引发沉降裂缝

在水利工程施工中，如果振动不能达到充分的要求和标准，那么就会导致混凝土局部不密实。在振动时间过长的情况下，就会让石头进入混凝土底部，这样一来表面的水泥就会堆积起来。同时，在水泥硬化前，混凝土中的混合料会引起沉降现象，这就是早期沉降裂缝产生的原因。一般来说，对水利工程进行浇筑后的1～3h是裂缝发生率较高的时间沿梁、板的上部都是最容易出现裂缝的地方，一旦钢筋在振动时会受到干扰，那么其相应的位置也会随之变化[2]。

2.3 水灰比以及骨料特性引起的混凝土干缩裂缝

如果水利工程施工中混凝土处于非饱和状态下的空气中，其水分会丧失、体积收缩，那么就会导致干缩。干缩和水灰比和骨料特性有着密切的关系，基于混凝土的干缩现象，颗粒形状、最大颗粒尺寸和表面结构是主要因素，而其中最为主要的因素就是骨料的弹性模量。在保证骨料的弹性模量用量不发生变化的情况下，水灰比和干缩性之间成正相关关系。

2.4 原材料、养护等引起的塑性收缩裂缝

塑性收缩裂实质上就是由于渗水、沉降等原因造成的一种裂缝，通常在最后凝结之前是最明显的。产生这种裂纹的原因有很多，如原材料和养护。河砂混凝土的渗水量高于山砂混凝土，混凝土表面硬度增长缓慢。在干热天气、高温天气、大风天气等情况下，容易受到风的影响，过大的内应力会导致开裂。第一，混凝土水泥生产过程中原材料的比例和用水量必须严格按照相应的标准[3]。然而，一些经营者没有严格按照生产标准制造混凝土，没有考虑到含砂量和水灰比，因此很难保证混凝土的质量。另外，为了使混凝土的制作符合相应的标准，那么就有必要添加相应的外加剂。基于对外加剂的了解可知，其不仅具有多种多样的种类，还具备很多不同的特点。如果不能掌握好外加剂的添加，那么混凝土出现裂缝问题也是很常见的；第二，在水利工程施工中养护工作不到位时，完成混凝土浇筑时，需要进行相应的养护工作，以保证混凝土施工达到要求的性能。如果混凝土在工程完成后没有得到适当的保养，暴露在阳光下将会导致大量表面水分的流失。在这种状况下，混凝土的体积也会随之减小，进而影响混凝土的抗拉能力，诱发混凝土裂缝和塑性变形问题。

3 水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术分析

3.1 强化温度方面的控制

为了最大限度内解决夏季高温时期混凝土水分容易蒸发的问题，夏季在进行水利工程施工的时候通常要选择在早上或者晚上进行，这样能够使温差对混凝土带来的影响降到最低；而在冬季的时候，为了使混凝土不出现裂缝，必要的通风和保暖工作也是必需的。为了尽可能减小水利工程施工中内部和外部的温差问题，还要对浇筑的时间有科学的认知和掌握。为了达到化水利工程施工中混凝土温度方面的根本目的，还要注重对原材料的选择，尽可能以中、低热水泥为宜。同时，还要注重干混凝土与相应的混合料之间的混合，使水泥混凝土的用量减少[4]。水灰比也应适当降低，一般最佳混凝土的水灰比控制在0.60以下。降温可以通过铺设水管注入冷水来实现的，这也可以有效地减少混凝土表面的内部和外部差异；对水利工程混凝土的搅拌工艺进行改善和优化，将“二次风冷”新技术应用其中，达到降低商品混凝土浇筑温度的目的。

3.2 使用科学合理的施工方法

首先，搅拌混凝土。搅拌前要准确计算相应的原料，控制混凝土机械的坍塌程度，使混合料的最终出口温度降低。其次，对混凝土浇筑过程中的质量问题加以控制。在混凝土浇筑时，必须保证振动密实、间距呈现均匀的状况。无论是振动范围还是振动力波，要以保持最佳状态为宜。在实际的浇注环节完成后，对表面进行光滑压实处理也是不可避免的，其作用是能够使表面裂纹的发生机会降低。此外，对浇筑混凝土的方式进行选择，必须按分层浇筑的方式，主要原因是能够实现分层流动振动，有效地减少施工缝，提高整个结构的抗剪性能，从而保证整个混凝土结构呈现稳定的状态。最后，尽可能在浇筑的时候选择具有较少太阳辐射的时期。以夏季为例，将中午高温的时间段规避过去。

3.3 对混凝土的材料进行精心挑选

根据对混凝土裂缝的处理材料的相关调查和研究可知，当前出现了水泥基渗透结晶型防水材料和新型灌浆材料这两种新材料。从水泥基渗透结晶型防水材料的角度来讲，依托水资源这一载体，利用凝固的渗透和其在微孔和毛细管中运输作用，促使水化的产生，从而保证不溶性结晶并与混凝土整体结合，以求在水利工程施工建筑防渗修补中具有良好的效果[5]。基于对水泥选择的考虑，尽量选择收缩较低的水泥，并根据水泥的混凝土强度、混凝土强度等具体条件进行合理配制。一般来说，所选择的水泥强度大于混凝土强度一级是最为合适的。

3.4 结合实际情况，选择合适的裂缝处理技术

混凝土裂缝的处理有一种明显的方法，即表面处理技术。表面处理技术较为简单，但是这两者的适用情况存在一定的差异。表面贴片法在大面积的渗漏水情况下适用，而表面涂抹法则通过灌浆进入的方式，实施了一些较小和较浅的裂缝。这些裂纹主要是深度不涉及表面的裂纹、非膨胀裂纹、非渗漏裂纹和非活性裂纹。其次，灌装方法。这是一种直接修补和填补裂缝的方法，最大的优点是成本低，操作简单。当裂缝宽度小于0.3且深度浅时，注浆法不能达到最佳效果。最后，灌浆技术。近年来，在水利工程施工中控制混凝土裂缝的注浆技术引进了一种来自日本的“壁可”注浆技术，将其运用在水利工程施工中，以求达到提升灌浆质量的目的。

3.5 做好相应的养护管理工作

根据对《混凝土结构工程施工质量验收规范》的了解可知，混凝土的湿养护时间不得少于28d。一般来说，如果混凝土经过24h左右，其内部温度可以达到33℃，这一阶段之前可以称为预养护阶段[6]。现阶段，加筋模板不能人工拆除，也不能直接喷涂在表面进行冷却处理，可用于覆盖节水保湿膜，达到保湿降温的目的。但由于水分蒸发迅速，在有必要的情况下，还要及时补充水处理。通过对其进行试验对比，经水冷处理的混凝土表面裂缝明显少于未经水冷处理的混凝土表面裂缝。