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水利施工工程混凝土裂縫控制技術(shù)

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水利施工工程混凝土裂縫控制技術(shù)

摘要:社會(huì)在不斷發(fā)展,我國的水利工程也在不斷完善,作為水利工程最重要的材料之一,混凝土對(duì)整個(gè)水利工程的建設(shè)質(zhì)量有著十分深遠(yuǎn)的影響。如果混凝土出現(xiàn)裂縫或者是破損現(xiàn)象,會(huì)對(duì)混凝土整個(gè)結(jié)構(gòu)造成負(fù)面影響,其承載能力會(huì)受損,安全事故也更容易發(fā)生,極容易造成財(cái)產(chǎn)以及人身損失。對(duì)于水利工程來說,混凝土裂縫是最常見的病害,也是需要重點(diǎn)關(guān)注并且解決的問題之一。因此,分析水利工程施工進(jìn)程中混凝土的裂縫產(chǎn)生原因及其對(duì)應(yīng)的控制措施,是水利工程獲得可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一。

關(guān)鍵詞:水利施工;混凝土裂縫;現(xiàn)狀;控制措施

水利工程要想獲得圓滿完工,需要消耗較多的混凝土,而部分小型的水閘系統(tǒng)承載力都是借助鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而獲得支撐。但是在實(shí)際施工時(shí)會(huì)出現(xiàn)較多不確定的因素,對(duì)最終的混凝土質(zhì)量造成影響,混凝土也會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂縫。這種裂縫會(huì)對(duì)最終的結(jié)構(gòu)造成負(fù)面侵蝕,對(duì)整個(gè)水利工程的結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生不良影響。鑒于此,在開展水利工程建設(shè)時(shí),一定要重視混凝土裂縫問題,根據(jù)實(shí)際情況開展具有針對(duì)性的控制措施。

1.水利工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

1.1沉降裂縫

在施工時(shí)如果振動(dòng)不夠充分,會(huì)導(dǎo)致混凝土局部發(fā)生不密實(shí)情況,如果震動(dòng)的時(shí)間過長,也會(huì)讓石子進(jìn)入到混凝土下部,面上的水泥將會(huì)出現(xiàn)堆積。水泥在發(fā)生硬化之前,混凝土內(nèi)的拌合物會(huì)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象,因此也會(huì)出現(xiàn)早期沉降裂縫。一般來說,在澆筑后的1-3h內(nèi)是裂縫的高發(fā)時(shí)間段,最常發(fā)生的部位為沿梁、板上部,鋼筋振動(dòng)時(shí)鋼筋會(huì)被擾動(dòng),其對(duì)應(yīng)的位置也會(huì)發(fā)生改變;構(gòu)建對(duì)應(yīng)的保護(hù)層未獲得足夠厚度;拆模時(shí)間過早;模板發(fā)生支撐下沉;在硬化初期,環(huán)境過于干燥,出現(xiàn)脫水與凍害現(xiàn)象。上述情況都是導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫的最主要因素。

1.2混凝土干縮裂縫

如果混凝土處于未飽和的空氣當(dāng)中,其水分會(huì)發(fā)生散失,體積收縮而產(chǎn)生干縮現(xiàn)象,產(chǎn)生這種現(xiàn)象最核心的原因就是水灰比以及骨料特性。對(duì)于混凝土干縮現(xiàn)象來說,粒形、最大粒徑以及表面結(jié)構(gòu)都是導(dǎo)致這種現(xiàn)象發(fā)生的主要因素,其中骨料的彈性模量是當(dāng)下影響干縮現(xiàn)象產(chǎn)生的最重要因素。當(dāng)骨料用量保持不變時(shí),如果水灰比越大,對(duì)應(yīng)的干縮性也就越強(qiáng)。

1.3塑性收縮裂縫

所謂塑性收縮裂縫,是指由于泌水、沉降等原因引起的一種裂縫類型,一般在終凝之前最為明顯。造成這種裂縫類型的原因較多,比如原材料、養(yǎng)護(hù)、溫度以及濕度等。利用河砂制成的混凝土比利用山砂配制的混凝土泌水情況有所增加,且表面的硬度增長速度較慢。比較容易受到風(fēng)吹因素影響,這種情況一般常見于天氣干熱、高溫、多風(fēng)等天氣,在施工時(shí)也沒有對(duì)混凝土表面進(jìn)行保溫處理,導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)脫水時(shí)間過快,內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力過大導(dǎo)致發(fā)生開裂現(xiàn)象。

1.4季節(jié)性溫差裂縫

溫差裂縫最主要的原因就是混凝土當(dāng)中的凍害因子,結(jié)冰而產(chǎn)生壓力。這種現(xiàn)象一般會(huì)從溫度較低的混凝土表面開始,從毛細(xì)孔的水先著手結(jié)冰,然后水分結(jié)冰而發(fā)生的膨脹現(xiàn)象。結(jié)冰的部分逐漸會(huì)向未結(jié)冰的部分逐漸擠壓式為受凍的混凝土,產(chǎn)生內(nèi)部移動(dòng)現(xiàn)象。如果產(chǎn)生的壓力大于混凝土本身所承載的最大抗拉強(qiáng)度,那么對(duì)于混凝土來說起就面臨著劣化,進(jìn)而產(chǎn)生溫差裂縫。一般我們可以采用引氣減水劑或引氣劑對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行處理,通過產(chǎn)生互不相連的不同氣泡,緩解凍融時(shí)產(chǎn)生的不平衡壓力,防止混凝土發(fā)生裂化以及裂縫現(xiàn)象。

2.水利工程施工中混凝土裂縫對(duì)整個(gè)工程造成的影響

2.1強(qiáng)度降低

混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)水利工程的完工質(zhì)量有著重大影響,會(huì)對(duì)其承力系統(tǒng)以及圍擋系統(tǒng)造成負(fù)面影響,如果出現(xiàn)裂縫會(huì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)造成影響。此外,由于水利工程的特殊性,混凝土在長時(shí)間浸泡水之后,其表面也會(huì)發(fā)生不同程度的脫落,容易滲入圍擋的水,整個(gè)水利系統(tǒng)的強(qiáng)度也面臨考驗(yàn),嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)捎诮Y(jié)構(gòu)問題而發(fā)生坍塌現(xiàn)象。此外,如果混凝土含水量出現(xiàn)上升,整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)也會(huì)面臨逐漸被侵蝕的情況,整個(gè)水利工程的運(yùn)行強(qiáng)度也會(huì)受到不同影響。2.2滲漏嚴(yán)重對(duì)于水利工程來說,如果其涉及的混凝土結(jié)構(gòu)被滲入水分,其結(jié)構(gòu)的耐久性也會(huì)面臨重大考驗(yàn)。從實(shí)際情況來看,我國大部分的小型水閘在施工時(shí)都會(huì)利用鋼筋混凝土的方式對(duì)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力承受質(zhì)量進(jìn)行保證。如果出現(xiàn)滲漏會(huì)腐蝕整個(gè)鋼筋,也會(huì)對(duì)整個(gè)水利工程的壽命、運(yùn)行質(zhì)量造成不可逆的影響。

2.3運(yùn)行壽命下降

一般來說,水利工程在施工以及設(shè)計(jì)時(shí),其對(duì)應(yīng)的使用壽命都會(huì)面臨較高要求,如果混凝土發(fā)生結(jié)構(gòu)裂縫,那么混凝土的結(jié)構(gòu)吸水性也會(huì)隨之而發(fā)生改變,強(qiáng)度也會(huì)受到不同程度影響。鋼筋混凝土的裂縫現(xiàn)象會(huì)讓整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)面臨考驗(yàn),由于裂縫現(xiàn)象而發(fā)生的質(zhì)量問題也會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)的最終壽命。如果裂縫情況較為嚴(yán)重,甚至?xí)屗こ堂媾R潰提這樣的嚴(yán)重事故,帶來的生命財(cái)產(chǎn)損失也是無法估量的。

3.水利施工中混凝土裂縫的控制

3.1要加強(qiáng)溫度方面的控制

在選擇原材料時(shí),盡量選用中熱或是低熱水泥,比如粉煤灰水泥或者是礦渣水泥;利用干硬性混凝土摻雜對(duì)應(yīng)混合料,減少混凝土的水泥用量。其中水泥用量結(jié)果最佳為450kg/m3以下,適當(dāng)降低水灰比,最佳比例應(yīng)控制在0.6以下。通過埋設(shè)水管的方式注入冷水,達(dá)到降溫目的,這樣也能有效減少混凝土表面存在的內(nèi)外差。

3.2要采用合理的施工方法

第一,拌制混凝土。在拌制之前一定要精準(zhǔn)計(jì)算對(duì)應(yīng)的原材料,控制混凝土的出機(jī)塌落度,降低拌合物的最終出口溫度。第二,控制混凝土澆筑過程中的質(zhì)量問題。在具體澆筑時(shí)一定要保證振搗密實(shí),均勻一致,間距均勻。不管是振搗范圍還是振搗力波,一定要保持最佳狀態(tài),當(dāng)澆筑環(huán)節(jié)完成以后,盡量對(duì)其表面進(jìn)行抹平壓實(shí)處理,這樣也能有效減少表面發(fā)生裂縫的幾率。此外,在澆筑混凝土?xí)r一定要根據(jù)分層澆筑的方式,實(shí)施分層流水振搗。這樣也能有效減少中向施工縫的產(chǎn)生,提升整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗剪性能,使結(jié)構(gòu)能夠保持穩(wěn)定。最后,在澆筑時(shí)要盡量選擇太陽輻射較小的時(shí)間段開展,如果工程在夏季,那么也應(yīng)該避開正午高溫時(shí)間段。

3.3要精心選擇混凝土材料

在選擇水泥時(shí),盡量選用收縮性較低的水凝,并根據(jù)水泥強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度等具體情況進(jìn)行合理搭配。一般來說,選用的水泥強(qiáng)度應(yīng)該要比混凝土強(qiáng)度大一個(gè)等級(jí)。比如如果我們配置C30的混凝土,那么使用的水泥強(qiáng)度最佳為42.5,這樣的水灰比才能更加合理精準(zhǔn)。我們一定不能為了追求經(jīng)濟(jì)效益選擇高標(biāo)號(hào)水泥,一定要讓水灰比控制在合理范圍之內(nèi)。

3.4要精心選擇處理工藝

處理工藝中有一種較為明顯的方法,就是表面處理法,該方法主要包括表面貼補(bǔ)法與表面涂抹法等。第一,表面貼補(bǔ)法比較適用于大面積的漏水情況;而表面涂抹法的最佳適用范圍是把漿材通過灌入的方式,實(shí)施到部分較細(xì)而淺的裂縫當(dāng)中。這些裂縫主要為深度未涉及到鋼筋表面的裂縫、不伸縮裂縫、不漏水裂縫以及不活動(dòng)裂縫。其次,填充法。這是對(duì)裂縫直接進(jìn)行修補(bǔ)填充的一種直接方式,在實(shí)際作業(yè)時(shí)一般適用于裂縫較寬的裂縫類型,這種方式最顯著的優(yōu)勢(shì)就是費(fèi)用低、操作簡單。如果裂縫的寬度小于0.3且深度較淺,如果利用灌漿法則無法達(dá)到最佳效果。最后,灌漿法。這種方法的應(yīng)用范圍十分廣泛,不管是細(xì)微裂縫還是寬度較大的裂縫,都可利用此種方法獲得較好處理。3.5要加強(qiáng)精心養(yǎng)護(hù)管理《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中明確規(guī)定,混凝土的濕潤養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得低于28天。一般來說,如果混凝土在澆筑后的24小時(shí)左右,其內(nèi)部的溫度可達(dá)到33℃,在此之前的階段可稱作是前期養(yǎng)護(hù)階段。在該階段,不能人為拆除鋼筋模板,也不能直接對(duì)其表面進(jìn)行灑水降溫處理,可以利用加蓋節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜的方法達(dá)到保濕降溫等目的。但是由于水分蒸發(fā)的速度較快,工作人員要經(jīng)常揭開薄膜進(jìn)行查看。如果需要,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)水處理。當(dāng)表面強(qiáng)度達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)以后,工作人員夜色開始實(shí)施全天養(yǎng)護(hù)28天,直到內(nèi)部溫度保持在18℃以下。在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中,我們也可以發(fā)現(xiàn)實(shí)施灑水降溫處理的混凝土表面發(fā)生的裂縫現(xiàn)象,遠(yuǎn)比未實(shí)施灑水降溫的混凝土表面產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象要少很多。

4.結(jié)語

綜上所述,混凝土發(fā)生結(jié)構(gòu)裂縫的原因有很多,主要包括環(huán)境溫度、混凝土配比以及后期養(yǎng)護(hù)工作等。混凝土裂縫現(xiàn)象的發(fā)生,對(duì)混凝土最終的運(yùn)行壽命、防滲性以及整個(gè)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度都會(huì)造成重大影響,在開展水利工程施工時(shí),一定要用更加行之有效的方法控制裂縫現(xiàn)象產(chǎn)生,比如降低水泥含量、選擇合適的原材料、強(qiáng)化后期養(yǎng)護(hù)工作等,避免發(fā)生混凝土裂縫現(xiàn)象,使水利工程的混凝土施工質(zhì)量以及結(jié)構(gòu)能夠得到有效保障。

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作者:王志勇 單位:新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院