關(guān)于水利施工中混凝土裂縫的分析及控制論文
1前言
混凝土是水利施工的重要材料，其凝結(jié)效果直接影響著水利施工質(zhì)量。受環(huán)境因素、溫度因素、操作因素等的影響，水利工程施工過(guò)程中混凝土凝結(jié)冷卻后非常容易出現(xiàn)裂縫，造成水利工程防水效果大打折扣，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)䦟?duì)水利工程質(zhì)量及使用壽命造成威脅。分析水利施工中混凝土裂縫的形成原因，在該基礎(chǔ)上實(shí)施針對(duì)性控制，已成為水利施工的重中之重。
2混凝土裂縫防治的必要性
混凝土裂縫在當(dāng)前水利工程中屢見不鮮，是影響水利施工質(zhì)量的主要因素。當(dāng)前混凝土裂縫主要包括溫度裂縫、干縮裂縫、塑性裂縫等。
溫度裂縫主要包括“外約束”裂縫和“內(nèi)約束”裂縫兩大類。“外約束”裂縫主要指混凝土結(jié)構(gòu)受到物體阻礙和牽制作用形成的裂縫;“內(nèi)約束”裂縫主要指由混凝土內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間的相互約束形成的裂縫其中“外約束”裂縫對(duì)水利工程結(jié)構(gòu)的損害較大，很容易引起水利工程滲漏、坍塌。
干縮裂縫往往發(fā)生在水利工程中的墻板位置，一般呈現(xiàn)不規(guī)則放射狀或龜裂狀，裂縫深淺不一，多成片出現(xiàn)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)損害較為嚴(yán)重，其具體狀況見下圖。除此之外，干縮裂縫還往往出現(xiàn)在框架、梁柱、埋管等區(qū)域，裂縫一般與其約束應(yīng)力方向一致。
塑性裂縫主要由塌落、收縮導(dǎo)致�；炷聊Y(jié)的過(guò)程中受外力擠壓，其內(nèi)部應(yīng)力逐漸發(fā)生變化導(dǎo)致沉降產(chǎn)生。在出現(xiàn)沉降后混凝土結(jié)構(gòu)一般順著應(yīng)力方向產(chǎn)生塑性裂縫。除此之外，當(dāng)混凝土處理操作不當(dāng)時(shí)會(huì)直接造成混凝土收縮效果受到影響，使其產(chǎn)生塑性裂縫。這種裂縫一般寬度在0.5～2mm左右，多在水利工程結(jié)構(gòu)表面，對(duì)整體結(jié)構(gòu)危害相對(duì)較輕。
許多水利工程都因混凝土裂縫出現(xiàn)了不同程度的滲漏、坍塌等問(wèn)題，在很大程度上影響了工程質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致人員傷亡，給水利工程帶來(lái)了無(wú)法挽回的損失。部分裂縫雖然沒(méi)有對(duì)水利工程造成直接影響，但其導(dǎo)致水利工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降，一旦遭受地震、洪水等侵襲，水利工程根本無(wú)法達(dá)到預(yù)期的防護(hù)效益。為此，在水利工程施工過(guò)程中需要對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行全面把握，分析水利工程中導(dǎo)致混凝土裂縫的誘因，追其究竟，對(duì)癥下藥，從而降低混凝土產(chǎn)生裂縫的可能性。除此之外，還要做好混凝土裂縫控制，依照施工規(guī)范及施工要求實(shí)施相應(yīng)裂縫處理，最大限度降低混凝土裂縫對(duì)工程質(zhì)量的影響。
3水利施工中混凝土裂縫成因
3.1溫度因素
溫度是導(dǎo)致混凝土裂縫產(chǎn)生的重要因素。水利施工時(shí)混凝土初凝的過(guò)程中當(dāng)溫度驟然變化時(shí)或溫度差異較大時(shí)混凝土的凝結(jié)效果將出現(xiàn)非常大的差異，導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生。正常溫度下混凝土凝結(jié)的過(guò)程中表面拉應(yīng)力與內(nèi)部拉應(yīng)力幾乎相同，此時(shí)混凝土正常凝結(jié);溫度差異過(guò)大時(shí)混凝土凝結(jié)的過(guò)程中表面拉應(yīng)力與內(nèi)部拉應(yīng)力明顯不同，混凝土“外松內(nèi)緊”或“外緊內(nèi)松”。當(dāng)超過(guò)混凝土抗裂范圍時(shí)，混凝土出現(xiàn)裂縫。由溫度導(dǎo)致的混凝土裂縫往往呈現(xiàn)出“兩段重，中間輕”“向陽(yáng)重、背陰輕”的特性，即溫度高的區(qū)域一般裂縫出現(xiàn)的可能性較大且裂縫程度較大。
3.2材料因素
混凝土施工的過(guò)程中對(duì)材料的要求非常嚴(yán)格，一旦出現(xiàn)材料質(zhì)量問(wèn)題、材料配比問(wèn)題等均可能導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，對(duì)水利工程質(zhì)量造成威脅。尤其是在混凝土材料配比過(guò)程中水泥沙含量較高、水灰比較大、外加劑添加時(shí)間不合理、外加劑添加量不恰當(dāng)?shù)染鶗?huì)造成混凝土凝結(jié)效果受到影響，使其凝結(jié)過(guò)程中出現(xiàn)裂縫。材料不當(dāng)或材料配比不當(dāng)會(huì)直接造成混凝土凝結(jié)過(guò)程中的收縮程度出現(xiàn)差異，如泥沙量較高時(shí)混凝土收縮程度加大、石灰用量增多時(shí)混凝土收縮量加大、礦渣硅酸鹽作為外加添加劑時(shí)混凝土收縮明顯提升等。當(dāng)混凝土收縮量增加時(shí)表面和內(nèi)部拉應(yīng)力出現(xiàn)明顯差異，此時(shí)混凝土產(chǎn)生裂縫的可能性加大。
3.3地質(zhì)因素
水利工程施工過(guò)程中對(duì)地質(zhì)條件要求較高，地質(zhì)條件直接影響著水利工程質(zhì)量，稍有不慎將會(huì)給水利工程帶來(lái)嚴(yán)重的損害。就混凝土裂縫而言，在地下水豐富區(qū)域、軟土層區(qū)域、儲(chǔ)水層區(qū)域進(jìn)行大型工程施工時(shí)，如果地基處理不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生沉降，造成混凝土裂受力不均勻，出現(xiàn)大面積裂縫。這種裂縫對(duì)水利工程結(jié)構(gòu)影響非常嚴(yán)重，需全面重視。
3.4人員因素
近年來(lái)由人員操作不當(dāng)或管理不當(dāng)引起的水利施工混凝土裂縫問(wèn)題層出不窮，已經(jīng)成為水利工程施工過(guò)程中首要解決的問(wèn)題。如果在混凝土施工過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格依照施工流程完成混凝土的處理及施工，造成混凝土收縮效果受到影響。尤其是大體積混凝土凝結(jié)工程，施工不規(guī)范直接導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)受到影響，很容易使大體積混凝土龜裂。如果在管理工作開展的過(guò)程中并未做好混凝土施工的管控，對(duì)混凝土施工過(guò)程中的各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行處理，做好混凝土的養(yǎng)護(hù)，會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)龜裂。如果缺乏針對(duì)性保護(hù)裝置和養(yǎng)護(hù)體系，沒(méi)有對(duì)混凝土凝結(jié)過(guò)程中的溫度、濕度、壓強(qiáng)等進(jìn)行控制，這可能直接導(dǎo)致混凝土的抗壓能力降低，使其產(chǎn)生收縮裂縫、溫度裂縫等。
4水利施工中混凝土裂縫的控制措施
4.1做好施工設(shè)計(jì)，規(guī)范施工流程
水利施工的過(guò)程中要依照施工要求及規(guī)范對(duì)混凝土施工進(jìn)行設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上形成科學(xué)的混凝土施工流程，使其能夠嚴(yán)格依照規(guī)定順利施工。上述設(shè)計(jì)時(shí)人員要把握好混凝土施工各個(gè)重點(diǎn)，對(duì)容易產(chǎn)生裂縫的區(qū)域和部位進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制手段對(duì)其裂縫進(jìn)行預(yù)防和處理，從根本上降低水利施工中混凝土產(chǎn)生裂縫的可能性。除此之外，還要做好混凝土配筋加固設(shè)計(jì)，依照工程狀況對(duì)施工工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定配筋加固時(shí)的各項(xiàng)操作規(guī)程，最大限度降低配筋對(duì)混凝土拉應(yīng)力的影響，減小配筋加固過(guò)程中可能出現(xiàn)的混凝土結(jié)構(gòu)問(wèn)題。
4.2依照施工規(guī)范，科學(xué)設(shè)置配比
混凝土施工的過(guò)程中對(duì)材料配比及材料質(zhì)量要求非常嚴(yán)格。為了避免混凝土裂縫的產(chǎn)生，在材料選擇方面，要選用優(yōu)質(zhì)混凝土原料，即所選用的水泥、砂石等均需達(dá)到國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)所要求的質(zhì)量等級(jí)。在混凝土配比的過(guò)程中，需嚴(yán)格依照規(guī)范確定水灰比。當(dāng)骨料收縮性較大時(shí)可以適當(dāng)增大水灰比，從而保證混凝土的凝結(jié)效果;而在外加劑選擇的過(guò)程中要盡量選取粉煤灰一類的活性混合材料，這樣能夠有效提升混凝土凝結(jié)過(guò)程中的水化熱溫度，縮小混凝土的內(nèi)外溫差，大大降低了裂縫產(chǎn)生的可能性。必要時(shí)還可以在混凝土配置過(guò)程中加入一定的鋼筋，通過(guò)鋼筋提升混凝土的拉應(yīng)力，使其內(nèi)外拉應(yīng)力平衡，從而避免裂縫的產(chǎn)生。
4.3定期進(jìn)行檢查，做好實(shí)時(shí)管控
水利工程施工過(guò)程中需要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行定期檢查，在混凝土凝結(jié)后觀察是否存在深層裂縫、貫穿裂縫及表面裂縫。一旦發(fā)現(xiàn)上述混凝土裂縫需依照具體狀況進(jìn)行相應(yīng)處理，如深層裂縫、貫穿裂縫可利用限裂鋼筋鑿除后重新澆筑鋪設(shè)，表面裂縫可直接澆筑找平;要對(duì)混凝土凝結(jié)過(guò)程進(jìn)行管控，依照混凝土凝結(jié)狀況實(shí)施相應(yīng)的.養(yǎng)護(hù)。一般而言，混凝土凝結(jié)初期內(nèi)部拉應(yīng)力較小，此時(shí)可以適當(dāng)增加內(nèi)部溫度或濕度提升其拉應(yīng)力，使其內(nèi)部和表面拉應(yīng)力保持一致。該過(guò)程可以直接采取塑料覆蓋、定時(shí)灑水等方法，養(yǎng)護(hù)操作較為簡(jiǎn)單。與此同時(shí)，還要對(duì)不同的裂縫形成相應(yīng)的控制內(nèi)容，其具體包括:
a.溫度裂縫控制。依照水利施工中混凝土的環(huán)境狀況、溫度狀況等設(shè)置相應(yīng)的保溫裝置或?qū)嵫b置;在容易出現(xiàn)裂縫的區(qū)域設(shè)置強(qiáng)筋保護(hù)裝置，減小混凝土內(nèi)部和表面拉應(yīng)力差值;盡量使溫度恒定在常規(guī)范圍內(nèi)且避免使用易膨脹性材料，必要時(shí)可以預(yù)留變形縫，以減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。
b.干縮裂縫控制。依照施工要求對(duì)混凝土材料配比進(jìn)行嚴(yán)格把握;澆注完成后定時(shí)灑水保濕，使混凝土凝結(jié)過(guò)程中濕度處于合適范圍內(nèi)，保證內(nèi)部及表面拉應(yīng)力平衡;要依照要求進(jìn)行填埋、壓實(shí)，成型前要對(duì)混凝土進(jìn)行二次抹壓;使用薄膜、塑料等進(jìn)行覆蓋，避免出現(xiàn)混凝土裂縫。
c.塑性裂縫控制。該混凝土裂縫控制的過(guò)程中需要做好澆筑過(guò)程中的振搗，使混凝土壓實(shí);要在混凝土凝結(jié)前進(jìn)行二次抹壓。
4.4實(shí)施相應(yīng)修補(bǔ)，進(jìn)行針對(duì)處理
水利施工過(guò)程中出現(xiàn)混凝土裂縫后人員要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)，合理運(yùn)用表面覆蓋法、充填法、注入法等對(duì)裂縫進(jìn)行處理，最大限度降低混凝土裂縫對(duì)水利工程結(jié)構(gòu)的影響。
表面覆蓋法處理的過(guò)程中主要針對(duì)淺層裂縫。該處理方法運(yùn)用時(shí)只需要對(duì)混凝土裂縫表面進(jìn)行打磨，使用樹脂對(duì)打磨后的裂縫進(jìn)行填充并覆蓋特制薄膜即可;充填法主要處理深度在0.5mm左右的混凝土裂縫。該方法運(yùn)用的過(guò)程中需要先借助工具開鑿混凝土裂縫，使其形成“V”形或者“U”形槽，槽寬一般在10cm左右。處理完成后運(yùn)用混凝土或封閉材料將開鑿的槽填滿即可;注入法主要處理細(xì)長(zhǎng)型裂縫。該方法運(yùn)用的過(guò)程中直接借助真空泵對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行處理，使其內(nèi)部形成真空的環(huán)境。然后再對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行灌漿，將混凝土灌漿料或彈性聚氨醋灌漿料等注入到裂縫中，對(duì)裂縫進(jìn)行填充。
5結(jié)語(yǔ)
混凝土裂縫很容易造成水利工程泄漏、坍塌等故障，嚴(yán)重影響了水利工程的安全效益及經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。施工中在對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行控制時(shí)，需要依照混凝土裂縫狀況及其誘因做好混凝土施工設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上形成相應(yīng)的預(yù)防措施、管理措施、養(yǎng)護(hù)措施及修補(bǔ)措施，做到事前預(yù)防、事中控制、事后補(bǔ)救，從根本上提升水利工程混凝土施工效果。
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