張冠杰 王福本

摘 要：我國(guó)大部分地區(qū)的水量常年徘徊在泛濫和稀缺之間，水利工程是關(guān)系到經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)安定的重要基礎(chǔ)建設(shè)工程，在實(shí)際施工和運(yùn)維過(guò)程中，混凝土裂縫問(wèn)題層出不窮，嚴(yán)重影響水利工程的質(zhì)量和使用年限，本文從水利工程中混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的原因入手，探討防治混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂隙的措施。

關(guān)鍵詞：水利工程；混凝土裂縫；施工技術(shù)；質(zhì)量控制

引言：水利工程項(xiàng)目施工過(guò)程中，混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫是比較重要且常見(jiàn)的施工問(wèn)題，對(duì)水利工程整體質(zhì)量和運(yùn)行安全有巨大的負(fù)面影響，容易引起工程運(yùn)行安全事故，威脅水系下游城市、村莊的安全，縮短工程使用壽命，對(duì)資金造成高額浪費(fèi)。因此，采用防治措施預(yù)防裂縫出現(xiàn)在水利工程混凝土構(gòu)件上，和對(duì)已出現(xiàn)裂縫的混凝土構(gòu)件進(jìn)行修補(bǔ)是非常重要的施工部分。

1.水利工程中混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的原因

1.1 地質(zhì)原因

水利工程受水系特征影響，通常修建在相對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜。水利工程一般在冬季枯水期進(jìn)行施工修建，以備夏季豐水期的挑戰(zhàn)和沖擊，是我國(guó)水利工程修建的通常模式。經(jīng)過(guò)實(shí)際施工建設(shè)和后期運(yùn)維采集數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)水利工程項(xiàng)目施工中忽略了地下水對(duì)水利工程的沖擊和影響，也忽略了地下水活動(dòng)帶來(lái)的周邊地質(zhì)條件變化，導(dǎo)致冬季修建的水利工程混凝土構(gòu)件在夏季遭受地上水系和地下水系的雙重夾擊，雙重作用下導(dǎo)致水利工程地基部分出現(xiàn)設(shè)計(jì)考慮外的沉降現(xiàn)象，造成上層建筑物因外力作用產(chǎn)生裂縫，引發(fā)質(zhì)量和安全問(wèn)題。

1.2 溫度原因

混凝土澆筑完成后需要一段時(shí)間的靜置等待構(gòu)件硬化，在此期間混凝土內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一種變化，即水熱化。這種變化使混凝土內(nèi)部溫度在短時(shí)間內(nèi)快速升高，又無(wú)法在同一時(shí)間內(nèi)對(duì)外散熱，造成混凝土內(nèi)外出現(xiàn)溫度差，過(guò)大的溫度差會(huì)連帶產(chǎn)生溫度應(yīng)力，溫度應(yīng)力的存在使原本只需要承受拉伸力作用的混凝土結(jié)構(gòu)受力增加。在靜置初期混凝土所承受的溫度應(yīng)力對(duì)構(gòu)件本身影響非常小，隨著靜置時(shí)間增長(zhǎng)，最終在混凝土構(gòu)件表面形成非常細(xì)小的裂隙，隨著水流的不斷沖刷逐漸形成裂縫并繼續(xù)擴(kuò)大，終會(huì)導(dǎo)致工程質(zhì)量和安全事故。除此之外，因混凝土內(nèi)部溫度升高導(dǎo)致水分過(guò)快蒸發(fā)，而澆水養(yǎng)護(hù)工作沒(méi)有及時(shí)跟上會(huì)導(dǎo)致因缺乏水分形成裂縫；冬季施工過(guò)程中混凝土溫度過(guò)低，內(nèi)部水分結(jié)冰，導(dǎo)致混凝土在熱脹冷縮的作用下出現(xiàn)裂縫。

1.3 受力變形

水利工程混凝土結(jié)構(gòu)受力變形主要受到內(nèi)外兩部分力的作用，第一，外力作用主要體現(xiàn)為體積較大的混凝土構(gòu)件整體受力不均勻，導(dǎo)致構(gòu)件出現(xiàn)瞬間性斷裂。第二，內(nèi)力作用主要體現(xiàn)在兩方面，體積較大的混凝土構(gòu)件因散熱和蒸發(fā)速度過(guò)快，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件失溫收縮，自身產(chǎn)生收縮壓力，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生；混凝土自身含水量快速下降，例如養(yǎng)護(hù)過(guò)程中沒(méi)有及時(shí)補(bǔ)充水分，混凝土出現(xiàn)干裂現(xiàn)象，導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。

2.防治混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂隙的措施

2.1 提前排除地質(zhì)原因

在水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，對(duì)選定地區(qū)地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)、準(zhǔn)確的勘察和評(píng)估，確定該地區(qū)是否適宜建立水利工程或有哪方面需要技術(shù)填補(bǔ)空缺，為后續(xù)水利工程項(xiàng)目的規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供充分的前期數(shù)據(jù)，提高設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)的科學(xué)合理程度，盡量避免因地質(zhì)條件、地下水活動(dòng)等原因造成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，或采用針對(duì)性技術(shù)和手段防止裂縫的出現(xiàn)。

2.2 溫度原因防治

對(duì)于溫度原因?qū)е禄炷翙C(jī)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的情況，主要從三個(gè)方向進(jìn)行防止和解決。第一，對(duì)于由于水熱化導(dǎo)致裂縫的情況，盡量采用水熱化程度較低的水泥進(jìn)行施工，降低混凝土內(nèi)部和外部的溫度差，降低溫度應(yīng)力的大小，最大程度上降低溫度應(yīng)力對(duì)混凝土構(gòu)件的受力影響。第二，針對(duì)水分蒸發(fā)過(guò)快的情況，應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土構(gòu)件使用降溫處理，降低因溫度導(dǎo)致水分蒸發(fā)的效率，及時(shí)對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)，減小裂縫產(chǎn)生的幾率和比例。第三，針對(duì)內(nèi)部水分結(jié)冰的混凝土構(gòu)件，可以采用護(hù)圍保溫和養(yǎng)護(hù)的形式，降低因溫度過(guò)低內(nèi)部水分結(jié)冰導(dǎo)致混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫的幾率?？傊?，在冬季進(jìn)行水利工程混凝土構(gòu)件施工的過(guò)程中要保持對(duì)溫度的穩(wěn)定和范圍控制，采用空氣加熱的形式加熱整體混凝土構(gòu)件周邊溫度，縮減混凝土內(nèi)外溫度差，避免結(jié)冰；采用冰水降溫等形式縮小混凝土內(nèi)外溫度差，并進(jìn)行水分補(bǔ)充，避免混凝土散熱過(guò)程中速度過(guò)慢導(dǎo)致熱漲現(xiàn)象或水蒸氣過(guò)度蒸發(fā)導(dǎo)致干裂現(xiàn)象。

2.3 受力變形防治

根據(jù)混凝土構(gòu)件受力變形的原因，主要從以下幾方面進(jìn)行受力變形防治工作：第一，通過(guò)工程項(xiàng)目啟動(dòng)前對(duì)工程周邊地質(zhì)條件數(shù)據(jù)采集和分析，尋找合適的地基處理技術(shù)，對(duì)水利工程地基部分進(jìn)行加固和穩(wěn)定作業(yè)，避免因地基不均勻沉降導(dǎo)致上層建筑物出現(xiàn)瞬間性裂縫。第二，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)需求和施工標(biāo)準(zhǔn)選擇更加適合的混凝土配置材料，通過(guò)添加減水劑、降低水灰比等形式控制水灰比來(lái)提高混凝土強(qiáng)度，從增加混凝土構(gòu)件自身強(qiáng)度的方面降低混凝土裂縫的產(chǎn)生。第三，面對(duì)體積較大的混凝土構(gòu)件時(shí)通過(guò)保溫、通風(fēng)、養(yǎng)護(hù)等方式，對(duì)混凝土散熱和內(nèi)部水蒸發(fā)速度進(jìn)行控制，避免混凝土構(gòu)件因失溫產(chǎn)生收縮收縮，自身產(chǎn)生收縮壓力，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生；避免混凝土構(gòu)件因內(nèi)部溫度過(guò)高，自身差生膨脹，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生；避免混凝土自身含水量快速下降，養(yǎng)護(hù)過(guò)程中及時(shí)根據(jù)混凝土機(jī)構(gòu)表現(xiàn)情況進(jìn)行水分補(bǔ)充，避免混凝土出現(xiàn)干裂現(xiàn)象，避免出現(xiàn)裂縫。

3.對(duì)已出現(xiàn)裂縫的混凝土施工技術(shù)

除防治外，針對(duì)已出現(xiàn)裂縫的混凝土構(gòu)件要采用有針對(duì)性的施工技術(shù)和措施進(jìn)行補(bǔ)救和填充。目前業(yè)內(nèi)常用的有高壓噴射防滲施工、劈裂灌漿防滲施工、自凝灰漿防滲施工等技術(shù)，其目的主要是填補(bǔ)已經(jīng)出現(xiàn)裂縫的混凝土構(gòu)件部分，并在裂縫之外制造一層防滲墻來(lái)提高混凝土構(gòu)件的施工質(zhì)量和安全程度。其中高壓噴射是采用高壓破壞脆弱區(qū)域結(jié)構(gòu)，使噴射入的漿液與原有結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，提高強(qiáng)度和承載力；劈裂防滲是運(yùn)用漿液壓力在混凝土結(jié)構(gòu)中劈出縱向裂縫并關(guān)注漿液，形成結(jié)構(gòu)內(nèi)部的防滲層并填補(bǔ)結(jié)構(gòu)已形成的裂縫；自凝灰漿是采用水泥、膨脹土、緩凝劑等材料結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)特性，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫進(jìn)行有效填補(bǔ)并形成防滲層。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，水利工程中混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的原因主要集中在地質(zhì)、溫度、受力三個(gè)方向，施工建筑單位要對(duì)水利工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際考察并進(jìn)行模擬，確定混凝土構(gòu)件受到最大影響的來(lái)源，并進(jìn)行具有針對(duì)性的防治工作，盡量避免混凝土裂縫的產(chǎn)生，減小混凝土裂縫對(duì)工程質(zhì)量和安全的影響。

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