張保民

（山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心棘洪灘水庫(kù)管理站，山東 青島266111）

1 引言

在水利工程施工過(guò)程中，混凝土裂縫是最常見(jiàn)的問(wèn)題，同時(shí)，也是對(duì)水利工程質(zhì)量影響極大的問(wèn)題?；炷亮芽p會(huì)導(dǎo)致水利建筑物的抗?jié)B能力無(wú)法滿足實(shí)際使用需求，還會(huì)導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)銹蝕問(wèn)題，甚至還會(huì)進(jìn)一步引發(fā)混凝土的碳化。此外，混凝土還會(huì)嚴(yán)重影響水利建筑的承載力，導(dǎo)致工程整體質(zhì)量大大降低。因此，有關(guān)人員要深入分析混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，找出問(wèn)題所在，然后再應(yīng)用科學(xué)合理的混凝土裂縫控制技術(shù)。

2 水利工程施工過(guò)程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土內(nèi)部物理性質(zhì)變化和外界環(huán)境變化是造成混凝土裂縫產(chǎn)生的兩個(gè)主要原因，具體如下。

2.1 混凝土自身的變化

由于混凝土自身因素而產(chǎn)生的裂縫主要有沉降裂縫、收縮裂縫和塑性裂縫，這三種裂縫產(chǎn)生的原因各不相同。

①沉降裂縫：通常來(lái)說(shuō)，沉降裂縫主要出現(xiàn)在混凝土初凝的過(guò)程中。在對(duì)混凝土進(jìn)行配置攪拌的過(guò)程中，設(shè)計(jì)不合理的混凝土配合比往往會(huì)造成沉降裂縫產(chǎn)生，如粗細(xì)集料配合比例不當(dāng)、水與石灰的配合比例不當(dāng)?shù)?。除配合比不合理外，混凝土攪拌過(guò)程中，粗料厚度過(guò)大但振搗工作不充分、不均勻也會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，主要原因是不充分的振搗工作會(huì)造成粗大的集料在混凝土凝結(jié)過(guò)程中逐漸下沉，細(xì)小的集料卻會(huì)逐漸上浮，沉降不均勻由此發(fā)生，進(jìn)而必將導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫[1]。②收縮裂縫：混凝土出現(xiàn)收縮裂縫與混凝土自身的材料特性有關(guān)。大量施工數(shù)據(jù)表明，混凝土在結(jié)硬過(guò)程中較易發(fā)生體積變形，而變形的力量往往會(huì)與混凝土自身的約束力相互作用，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。過(guò)大的收縮裂縫出現(xiàn)在混凝土配筋率較高的構(gòu)件中的概率較大，一旦裂縫過(guò)大還會(huì)貫穿混凝土構(gòu)件整體。在對(duì)已經(jīng)成型的混凝土進(jìn)行重新澆灌時(shí)，收縮裂縫也較易出現(xiàn)。③塑性裂縫：混凝土塑形裂縫主要在混凝土澆筑后的一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，主要原因是這一階段的混凝土本身還處在塑形收縮的狀態(tài)，混合料中的固體顆粒會(huì)在重力的作用下由下而上地浮動(dòng)，此時(shí)就極易因鋼筋骨架或模板的約束力量而在上部形成沿鋼筋長(zhǎng)度方向的塑形裂縫。

2.2 外界因素的影響

外界因素的影響主要包括施工環(huán)境和施工工藝兩種因素。①施工環(huán)境導(dǎo)致的混凝土裂縫：施工環(huán)境所導(dǎo)致的混凝土裂縫種類中，溫度裂縫是最為常見(jiàn)的一種，往往會(huì)出現(xiàn)在混凝土工程的施工后期?；炷磷陨砼c外界溫差相差過(guò)大會(huì)造成混凝土內(nèi)外部熱脹冷縮程度不同，混凝土表面會(huì)因此而產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，混凝土表面由此會(huì)產(chǎn)生裂縫，即溫度裂縫。溫度裂縫在大體積混凝土表面或溫差變化較大的地區(qū)出現(xiàn)頻率較高。除了溫度裂縫，沉陷裂縫也較易發(fā)生，其與地基的變化情況有關(guān)。因此，沉陷裂縫較大時(shí)，通常還會(huì)伴有混凝土建筑物的錯(cuò)位。地基穩(wěn)定后，沉陷裂縫也不會(huì)再發(fā)生變化。地基土質(zhì)松軟或地質(zhì)不均勻的工程結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)極易出現(xiàn)不均勻沉降，由此所引起的裂縫為沉陷裂縫。除此以外，回填土操作時(shí)，如沒(méi)有壓實(shí)作業(yè)或混凝土結(jié)構(gòu)遭遇浸水等原因也會(huì)導(dǎo)致沉陷裂縫。②施工工藝導(dǎo)致的混凝土裂縫：在施工過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格遵循相關(guān)施工流程以及標(biāo)準(zhǔn)施工工藝等是施工工藝造成混凝土裂縫出現(xiàn)的主要原因。以混凝土攪拌環(huán)節(jié)為例，對(duì)混凝土攪拌不充分以及振搗不密實(shí)均會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生離析，內(nèi)部集料也未振搗均勻。因此，不均勻的拉應(yīng)力就會(huì)在混凝土結(jié)構(gòu)施工完畢后出現(xiàn)，混凝土裂縫由此產(chǎn)生。

3 水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用

3.1 混凝土裂縫控制技術(shù)研究

①溫度控制：如前文所述，溫度對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有著重要影響，且較易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。因此，在進(jìn)行水利工程混凝土施工時(shí)，一定要控制好溫度。對(duì)于因混凝土自身發(fā)熱而出現(xiàn)的溫差，施工人員可采取如下解決措施，即選擇發(fā)熱量較低的水泥，以此達(dá)到降低水化熱情況、有效控制混凝土溫差的目的。如遇施工溫度較高的情況，施工人員需做好降溫處理工作，以減少混凝土中水分的蒸發(fā)。

在澆筑混凝土?xí)r，施工人員還應(yīng)選擇合理的時(shí)間段，以免因澆筑時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而出現(xiàn)混凝土材料變形現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，混凝土澆筑時(shí)間選擇7:00～10:00 以及15:00～18:00 為最佳，因?yàn)檫@一時(shí)間段的溫度不會(huì)太高，對(duì)混凝土質(zhì)量的影響也較小，在一定程度上可降低混凝土產(chǎn)生裂縫的概率。

②配比與攪拌：混凝土裂縫的產(chǎn)生與不合理的混凝土配比有關(guān)，因此，施工人員需科學(xué)把控混凝土的配比，盡最大可能降低混凝土裂縫的發(fā)生概率。在制作混凝土?xí)r，施工人員需嚴(yán)格按照項(xiàng)目的具體要求進(jìn)行施工，確?；炷僚浔冗_(dá)到工程需求標(biāo)準(zhǔn)[2]?；炷翑嚢枰彩种匾瑸榻档突炷岭x析的發(fā)生概率，施工人員需確保攪拌的整體性和均勻性。此外，混凝土的運(yùn)輸和儲(chǔ)存工作也應(yīng)得到高度重視，這樣不僅可以避免混凝土出現(xiàn)變質(zhì)，還可為混凝土的配比和攪拌工作提供便利。

③施工控制：在施工環(huán)節(jié)，施工人員可采取二次振搗法幫助混凝土實(shí)現(xiàn)二次液化，這一操作不僅可排出混凝土中多余的水膜，還可以去除一些粗大的骨料?？傊┕と藛T需對(duì)混凝土施工環(huán)節(jié)進(jìn)行合理控制，這樣才能提升混凝土的均勻性和穩(wěn)定性，進(jìn)而方可降低混凝土裂縫的發(fā)生概率?；炷磷鳂I(yè)結(jié)束后，施工人員還可采取及時(shí)保濕和保溫的措施，如在混凝土表面覆蓋保溫膜、實(shí)時(shí)測(cè)量外界氣溫變化等。為避免混凝有出現(xiàn)干縮裂縫，可依據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)在混凝土中添加膠乳優(yōu)質(zhì)的煤灰。

值得注意的是，振搗工作在混凝土施工階段十分重要，這一環(huán)節(jié)不僅要求施工人員具備專業(yè)技能與豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，還需充分掌握混凝土的泌水情況。

④材料控制：混凝土原材料是影響混凝土整體質(zhì)量的關(guān)鍵因素，同時(shí)，也是造成混凝土裂縫的重要原因之一。因此，施工人員必須嚴(yán)格把控混凝土原材料的質(zhì)量。所有進(jìn)場(chǎng)的原材料必須滿足國(guó)家的相關(guān)要求與工程項(xiàng)目的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，添加劑的選擇也應(yīng)優(yōu)質(zhì)、合理。如在選擇水泥時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格參照施工技術(shù)文書上有關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)考慮水泥的抗?jié)B能力、干縮性和強(qiáng)度。除此以外，施工人員在進(jìn)行混凝土攪拌和調(diào)配時(shí)，為了保證混凝土的脆性與防水性，還應(yīng)選擇符合標(biāo)準(zhǔn)的且適量的引氣劑與減水劑。

3.2 工程案例

3.2.1 工程概況

本文以某水電站工程混凝土攔河壩建設(shè)項(xiàng)目中的8#壩段為案例，分析其溫度裂縫情況，并探究相關(guān)控制技術(shù)。該水電站規(guī)模較大，拱壩高289m，壩呈雙曲拱形，拱頂弧長(zhǎng)701.2m，拱冠底部厚度達(dá)70.6m，壩體混凝土為（686.7m×104m）。

3.2.2 溫度應(yīng)力研究

8#壩段在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，最高溫度為28.6℃，最低溫度為15.4℃，最大和最小晝夜溫差分別為12.1℃、6.8℃。技術(shù)人員對(duì)氣溫特點(diǎn)進(jìn)行了模擬，然后計(jì)算了溫度和應(yīng)力，在此基礎(chǔ)上得出混凝土的計(jì)算最高溫度在溫控技術(shù)掌控范圍之內(nèi)，而混凝土與基巖接觸之處即為最大應(yīng)力出現(xiàn)的部位，通過(guò)冷卻即將結(jié)束的階段即為發(fā)生時(shí)間。該壩段混凝土澆筑工作結(jié)束后，在之后的幾天中產(chǎn)生了較為頻繁的短期溫度變化，這直接導(dǎo)致混凝土倉(cāng)面一直處于溫降冷擊的作用之下。疊加的溫降冷擊的應(yīng)力值達(dá)到臨界點(diǎn)后，發(fā)生混凝土裂縫的風(fēng)險(xiǎn)是非常大的。

3.2.3 溫度和應(yīng)力預(yù)報(bào)結(jié)果

技術(shù)人員借助當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，就大壩的溫度和應(yīng)力情況進(jìn)行了計(jì)算。施工當(dāng)天，現(xiàn)場(chǎng)最高溫度為31℃，最低溫度為18℃，最大、最小晝夜溫差分別為11℃和8℃。8 號(hào)壩段的混凝土澆筑時(shí)間比較短，且剛好處于升溫階段，但后續(xù)壓應(yīng)力會(huì)隨著溫度的下降而逐漸降低。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，混凝土在水利工程項(xiàng)目施工過(guò)程中占有十分重要的地位，而混凝土在施工環(huán)節(jié)又較易出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，且對(duì)工程質(zhì)量有著諸多影響。對(duì)此，施工企業(yè)與施工人員需明確裂縫產(chǎn)生原因，并據(jù)此應(yīng)用科學(xué)有效的控制技術(shù)，以此保證工程質(zhì)量，減少返工，確保按時(shí)竣工。