閆麗華

（山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司， 山東 濰坊 262500）

1 加強(qiáng)水利工程混凝土裂縫治理的必要性

我國(guó)近些年不斷深入發(fā)展水利工程建設(shè)，混凝土裂縫防治已經(jīng)成為當(dāng)前水利工程項(xiàng)目施工中困擾設(shè)計(jì)施工人員的主要問題之一，當(dāng)前項(xiàng)目管理者對(duì)裂縫的防治和處理工作有著越來越高的重視度。一方面，通過裂縫防治措施能夠?qū)⑺こ虄?nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性提升，避免遭受裂縫的破壞。水利工程施工中，常見的質(zhì)量問題就是混凝土裂縫，一些短期裂縫或者不明顯的裂縫可能暫時(shí)不會(huì)影響水利工程的外觀和質(zhì)量，但是如果沒有及時(shí)治理那么很容易導(dǎo)致裂縫擴(kuò)大蔓延，危害到混凝土結(jié)構(gòu)的整體性能。尤其是一些腐蝕性水分、雜質(zhì)等進(jìn)入到縫隙后會(huì)銹蝕混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度降低。為此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)防治水利工程混凝土裂縫，避免破壞混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)。

2 水利施工中混凝土裂縫類型

2.1 干縮裂縫

干縮裂縫是澆筑完混凝土結(jié)構(gòu)兩周內(nèi)最容易出現(xiàn)的裂縫。干縮裂縫主要是由于混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生了脫水現(xiàn)象，尤其是在養(yǎng)護(hù)階段，混凝土材料嚴(yán)重發(fā)生脫水比例，發(fā)生干縮現(xiàn)象，當(dāng)干縮應(yīng)力比混凝土的抗拉應(yīng)力大時(shí)會(huì)最終導(dǎo)致發(fā)生裂縫問題。網(wǎng)狀形式是干縮裂縫最為常見的形式，主要特點(diǎn)是小而分散。在短期內(nèi)，干縮裂縫不會(huì)對(duì)水利工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響，但是經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展，水利工程的性能會(huì)受到干縮裂縫的影響質(zhì)量降低。如圖1為干縮裂縫形式。

圖1 干縮裂縫

2.2 塑性收縮裂縫

混凝土材料如果過快流失了水分會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)塑性收縮裂縫，這和混凝土材料的凝結(jié)過程有著很大關(guān)系。如果在高溫、大風(fēng)等環(huán)境下澆筑混凝土材料那么會(huì)增加水分流失的速率，如果養(yǎng)護(hù)階段不合理那么會(huì)加大混凝土內(nèi)外溫差，加上水分的過快歷史，導(dǎo)致內(nèi)外壓力失衡，進(jìn)而引發(fā)塑性收縮裂縫。塑性收縮裂縫主要呈現(xiàn)的是中間寬、兩邊窄的特點(diǎn)，如果不及時(shí)解決那么會(huì)經(jīng)過日積月累后擴(kuò)大深化進(jìn)而對(duì)水利工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生不良影響。

2.3 沉陷裂縫

水利工程中另一種常見的裂縫形式為沉陷裂縫。水利工程往往所在區(qū)域土質(zhì)含水量高，多為軟土地基。如果在前期沒有充分夯實(shí)那么后期受到外力作用或者自身重量荷載的影響可能發(fā)生沉陷問題。此外，在施工過程中地基會(huì)受到來自各個(gè)方面因素的影響，最終導(dǎo)致沉降問題的發(fā)展，出現(xiàn)了沉降裂縫。沉降裂縫往往為貫穿性裂縫，和地基沉降有著一致的走向。此外，沉降裂縫并沒有時(shí)間規(guī)律，地基穩(wěn)定性是影響沉陷裂縫的最大因素。施工中或者投入使用后都可能發(fā)生沉陷裂縫。沉陷裂縫不同于其他裂縫，會(huì)嚴(yán)重影響到水利工程的整體穩(wěn)定性和安全性，甚至導(dǎo)致發(fā)生坍塌的現(xiàn)象。如圖2為沉陷裂縫引發(fā)的壩體貫穿性裂縫。

圖2 沉陷裂縫

2.4 溫度裂縫

水利工程往往需要澆筑大體積混凝土，而溫度裂縫是大體積混凝土中非常常見的一種裂縫。溫度裂縫主要是由于在澆筑混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)內(nèi)部水泥會(huì)產(chǎn)生水化熱，在澆筑過程中如果沒有及時(shí)將內(nèi)部水化熱釋放出來，會(huì)逐漸聚集，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差不斷增大。混凝土結(jié)構(gòu)受到溫度影響發(fā)生不均勻收縮，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致表面流失大量的水分，造成內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)超過混凝土結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力極限時(shí)，會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。大壩施工、分洪閘施工等大體積混凝土結(jié)構(gòu)十分容易出現(xiàn)溫度裂縫。

3 水利工程中混凝土裂縫產(chǎn)生原因

3.1 施工材料的質(zhì)量問題

水利工程質(zhì)量的決定性因素就是材料的質(zhì)量，可以說，材料是影響各行業(yè)混凝土施工結(jié)構(gòu)性能的主要因素。在開展水利工程建設(shè)施工中，對(duì)混凝土、砂石、水泥等施工材料的應(yīng)用量較大，采購(gòu)人員如果沒有充分了解施工材料的各項(xiàng)性能，沒有通過試驗(yàn)和檢測(cè)進(jìn)行合理地選購(gòu)，就容易存在不合格品投入使用的情況，進(jìn)而影響水利工程混凝土原材料的施工質(zhì)量，導(dǎo)致發(fā)生混凝土裂縫，對(duì)整體施工質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。此外，有的施工單位在保存原材料過程中沒有根據(jù)材料性質(zhì)進(jìn)行分類保管，導(dǎo)致在保存階段發(fā)生了材料過期、受潮等問題，加上后期沒有仔細(xì)觀察直接將其應(yīng)用于施工中，增加了混凝土強(qiáng)度和設(shè)計(jì)材料值目標(biāo)之間的差距，對(duì)水利工程的整體外觀形象產(chǎn)生不良影響，引發(fā)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫問題，威脅水利工程的安全[1]。

3.2 溫度控制不合理

溫度裂縫是水利工程中常見的一種問題?；炷翝仓髢?nèi)外之間存在較大的差異，尤其是大體積混凝土，溫度的差異會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)熱脹冷縮，混凝土如果承受不住較大的拉應(yīng)力就會(huì)產(chǎn)生裂縫。施工過程中內(nèi)部熱量沒有及時(shí)釋放、養(yǎng)護(hù)階段沒有采取有效的保溫措施都是造成溫度控制不當(dāng)?shù)脑?。?dāng)混凝土內(nèi)外溫度差超過25℃后那么就會(huì)引發(fā)較為嚴(yán)重的溫度裂縫，威脅水利工工程的整體結(jié)構(gòu)性能[2]。

3.3 混凝土構(gòu)件受力不合理

水利工程建設(shè)需要面臨復(fù)雜的情況，結(jié)構(gòu)需要承受來自多方面的作用力和荷載，無論是規(guī)劃設(shè)計(jì)還是施工人員都要加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)受力情況的分析。當(dāng)前有的施工單位或者設(shè)計(jì)人員沒有全面地了解混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部受力情況，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實(shí)際受力情況存在的差異性較大，由于結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理進(jìn)而導(dǎo)致各個(gè)構(gòu)件無法均衡受力，最終引發(fā)裂縫問題[3]。

4 水利工程混凝土裂縫防治措施

4.1 混凝土配合

在配置混凝土前需要合理設(shè)計(jì)配合比，通過試驗(yàn)明確最佳的配合方式。在施工中，工作人員要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)承受最大裂縫寬度進(jìn)行明確，并且后期施工中以裂縫跨度為基礎(chǔ)，采用加大鋼筋直徑等方法將混凝土的裂縫率降低。在混凝土施工中，要合理設(shè)計(jì)混凝土的配合比。在施工前，應(yīng)當(dāng)將混凝土能夠承受的最大裂縫寬度明確，在后期以裂縫寬度為準(zhǔn)開展鋼筋工程的施工作業(yè)，將混凝土發(fā)生裂縫的概率降低[4]。

4.2 添加外加劑

通過在混凝土中適當(dāng)添加外加劑能夠達(dá)到控制裂縫的效果。減水防裂劑是最為常見的類型。在配置混凝土階段需要通過試驗(yàn)明確外加劑的添加數(shù)量，按照試驗(yàn)最佳量添加外加劑，從而科學(xué)地控制水泥的凝結(jié)時(shí)間。

4.3 防治溫度裂縫

溫度裂縫預(yù)防的主要措施就是控制混凝土澆筑中內(nèi)部溫度的上升情況。

第一，合理選用水泥，盡量選擇發(fā)熱量少的材料，在保證水泥適配性的基礎(chǔ)上分析水泥的標(biāo)號(hào)，從中選擇發(fā)熱最小的水泥。

第二，將水泥的用量盡量減少，從而達(dá)到控制水化熱的效果。通?？梢蕴砑訐搅蟻頊p少水泥用量，在節(jié)省水泥的同時(shí)達(dá)到控制水化熱的目的。

第三，加強(qiáng)澆筑過程控制。一方面可以做好入模溫度控制，在配置混凝土階段提前冷卻攪拌用水，避免陽(yáng)光直曬原材料，將原材料的溫度盡量降低。另一方面，在澆筑過程中可以埋設(shè)水管，通過注入冷水，利用冷水循環(huán)系統(tǒng)及時(shí)帶走澆筑過程中混凝土內(nèi)部的熱量，降低內(nèi)部集聚的熱量，縮小混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差[5]。

4.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

在澆筑完混凝土后要立刻開展養(yǎng)護(hù)工作，重點(diǎn)加強(qiáng)溫濕度的控制。通常通過蒸汽養(yǎng)護(hù)、灑水等方式達(dá)到保濕的效果。溫度養(yǎng)護(hù)是預(yù)防溫度裂縫的重要方式，可以覆蓋草簾、塑料薄膜等，將混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差盡量減小。此外，技術(shù)人員要注意加強(qiáng)監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等性能參數(shù)，根據(jù)結(jié)果及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)技術(shù)，將發(fā)生混凝土質(zhì)量問題的概率降低[6]。

5 水利工程混凝土裂縫修補(bǔ)方法

工作人員要定期檢查水利工程混凝土結(jié)構(gòu)，客觀評(píng)定混凝土裂縫情況，并且合理采取修補(bǔ)方法。混凝土早期抗裂評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。水利工程混凝土裂縫的修補(bǔ)治理方法如下：

表1 混凝土早期抗裂評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

第一，開槽法。工人按照設(shè)計(jì)比例均勻地?cái)嚢枭?、水泥等原材料適量添加環(huán)氧樹脂硫橡膠，采用人工攪拌方式繼續(xù)攪拌，用丙酮將砂漿稀釋到適當(dāng)稠度后將改性環(huán)氧樹脂砂漿灌入到已經(jīng)鑿好且清理干凈的裂縫當(dāng)中。

第二，表面覆蓋法。該方法主要是用聚合物水泥膏、聚合物薄膜等彈性涂膜防水材料涂膜水利工程中微細(xì)裂縫，從而對(duì)微細(xì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。在具體施工中，工作人員先要用鋼刷將混凝土表面打毛并且將附著物清理干凈，然后沖洗干凈表面，在干燥后在裂縫表面涂抹材料[7]。

第三，低壓注漿法。該方法需要先密封裂縫，在經(jīng)過一段時(shí)間后將密封物去掉充分暴露出裂縫，然后在裂縫中灌注漿液。不過這種方法雖然能夠一是修補(bǔ)裂縫，后期可能還會(huì)發(fā)生開裂問題，需要工作人員反復(fù)修補(bǔ)。

6 結(jié)束語

總而言之，混凝土裂縫是水利工程建設(shè)施工以及運(yùn)營(yíng)階段十分常見且難以避免的一種問題，為了盡量降低混凝土裂縫發(fā)生的概率，避免裂縫威脅水利工程質(zhì)量安全，應(yīng)當(dāng)積極采取預(yù)防措施，同時(shí)合理修補(bǔ)裂縫問題，提高施工技術(shù)水平，確保工程建設(shè)效果。