何圣根 (粵水電建筑安裝建設(shè)有限公司 廣東 廣州 511300)

引言

目前,大多數(shù)水工建筑物都是以混凝土為原材料,混凝土結(jié)構(gòu)在施工和維護(hù)過(guò)程中容易產(chǎn)生裂縫,造成安全隱患。為了減少或消除這些隱患,有必要分析混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,設(shè)計(jì)合理的預(yù)防方案,提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。眾所周知,水利工程的運(yùn)行方式和管理機(jī)制是特殊的,建筑物容易受到水文、環(huán)境等因素的影響而產(chǎn)生裂縫,一旦出現(xiàn)裂縫,將直接降低建筑物的承載力。因此,為了消除混凝土裂縫的影響,保證水利工程安全穩(wěn)定地運(yùn)行,必須找到合理的防治方法,應(yīng)用多種控制手段,采取科學(xué)的裂縫處理和防治措施。

1 分析水工建筑物混凝土產(chǎn)生裂縫原因

1.1 主要原因

由于在混凝土材料中添加了一些低標(biāo)準(zhǔn)材料,材料的性能質(zhì)量低,影響材料的穩(wěn)定性。此類混凝土材料功能性差,根本無(wú)法防止?jié)B透,抗沖擊性低。此外,建筑結(jié)構(gòu)的不完善結(jié)構(gòu)使材料承受壓力,并產(chǎn)生橫向和縱向不規(guī)則裂縫,最突出的部分最有可能導(dǎo)致裂縫。制造潛在安全威脅或造成嚴(yán)重安全事故。

1.2 裂縫的類型及其成因的分析

1.2.1 收縮裂縫

這主要是由于缺乏有效的混凝土散熱養(yǎng)護(hù),導(dǎo)致混凝土快速硬化,體積減小。特別是在現(xiàn)代水工混凝土結(jié)構(gòu)中,大體積混凝土澆筑技術(shù)的引入,使收縮問(wèn)題更加突出。由于混凝土的收縮受外部因素的影響,混凝土內(nèi)部受到相同的收縮應(yīng)力,同時(shí)混凝土內(nèi)部和外部都存在壓力,從而導(dǎo)致收縮。收縮裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土耗水量大,導(dǎo)致混凝土大收縮。另外,水泥品種的不同也影響混凝土的收縮程度,導(dǎo)致混凝土配合比收縮開(kāi)裂,影響混凝土的制作質(zhì)量。

1.2.2 溫差裂縫

這是由于混凝土內(nèi)外溫差較大,如混凝土內(nèi)部溫度較高,外部溫度因澆水而迅速下降。由于內(nèi)部熱量不能及時(shí)散失,混凝土表面溫度與內(nèi)部溫度之間形成溫差,導(dǎo)致溫差。溫差是由于澆筑水量大,混凝土內(nèi)部熱量被加熱,當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到一定溫度時(shí),很難及時(shí)散熱。大量的熱量積聚,導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂,產(chǎn)生一定的溫度梯度。特別是大體積混凝土,由于溫差大,也會(huì)發(fā)生變形甚至坍塌。

1.3 施工原因

加強(qiáng)水工混凝土施工過(guò)程控制。澆筑工作完成后,及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行保護(hù),保證外露混凝土保持標(biāo)準(zhǔn)濕度,防止混凝土蒸發(fā)和體積損失;其次,如果工人不能確定整個(gè)混凝土是否符合保護(hù)標(biāo)準(zhǔn),則模具打開(kāi),導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫;薄壁圓柱形混凝土強(qiáng)度不符合規(guī)范要求,出現(xiàn)裂縫甚至坍塌,發(fā)生嚴(yán)重質(zhì)量事故。同時(shí),應(yīng)特別注意水工建筑物的基礎(chǔ)和基礎(chǔ),如有沉降,混凝土就會(huì)開(kāi)裂。碳、酸等環(huán)境進(jìn)入混凝土建筑內(nèi)部,導(dǎo)致內(nèi)部鋼筋銹蝕,增大混凝土體積,從而增大膨脹力。如果內(nèi)部無(wú)法處理,釋放力時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)裂縫,人員不夠?qū)I(yè),無(wú)法進(jìn)行深度作業(yè)。連續(xù)澆筑允許隨時(shí)澆筑混凝土。在混凝土沉降過(guò)程中,鋼筋摩擦或螺旋連接的影響,在一定程度上阻礙了沉降活動(dòng),導(dǎo)致塑性沉降裂縫。

1.4 物料原因

1.4.1 原材料不合格

施工部門(mén)原材料檢驗(yàn)有缺陷,將不合格的混凝土原材料放入施工現(xiàn)場(chǎng),特別是堿含量高的混凝土原材料,在混凝土中發(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致混凝土松動(dòng),最終產(chǎn)生裂縫。混凝土的原材料配比不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)的不平衡,包括水灰配合比和雜質(zhì)的不當(dāng)使用,從而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

1.4.2 物料特性影響

混凝土受自身特性的影響。在實(shí)際施工過(guò)程中,外界溫度也會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生影響,導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生收縮裂縫。

1.5 管理不到位

在水工建筑物的混凝土施工過(guò)程中,如果不能按各環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化施工要求進(jìn)行混凝土施工,將影響整個(gè)工程的質(zhì)量,造成混凝土裂縫。例如,應(yīng)在混凝土澆筑期間完成振動(dòng)。如果出現(xiàn)滲漏、振動(dòng)等問(wèn)題,將影響混凝土結(jié)構(gòu)的保溫效果、密度和強(qiáng)度;另一方面,為了保證混凝土施工質(zhì)量,必須協(xié)調(diào)整個(gè)養(yǎng)護(hù)計(jì)劃。如果不能按照標(biāo)準(zhǔn)化管理的要求進(jìn)行后續(xù)養(yǎng)護(hù),將增加混凝土開(kāi)裂的可能性。

2 建設(shè)水工建筑物各個(gè)環(huán)節(jié)的預(yù)防建議

2.1 設(shè)計(jì)層面的預(yù)防建議

在水工建筑物混凝土施工管理中,前期設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),也是減少混凝土裂縫產(chǎn)生的關(guān)鍵。因此,設(shè)計(jì)部門(mén)應(yīng)根據(jù)施工環(huán)境,貫徹統(tǒng)一設(shè)計(jì)原則。以及施工質(zhì)量要求,確保重點(diǎn)放在易開(kāi)裂區(qū)域。特別是在深基礎(chǔ)、淺基礎(chǔ)、高跨和低跨的情況下,不僅要考慮整體設(shè)計(jì)的可行性,還要考慮基礎(chǔ)的不均勻沉降或結(jié)構(gòu)。確保相關(guān)工作的順利進(jìn)行,保持設(shè)計(jì)方案的規(guī)范性和合理性。此外,在截面參數(shù)和允許配筋率相同的情況下,必須從鑄造工藝的合理性和規(guī)范化入手,分析相關(guān)操作的方便性,以保證鋼筋直徑較小。相應(yīng)的距離可以避免開(kāi)裂。此外,裂縫處理的設(shè)計(jì)應(yīng)使混凝土材料的內(nèi)部溫度得到有效控制,方法是根據(jù)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備或添加吸熱劑的混凝土方案,以盡量減少材料開(kāi)裂對(duì)安全和質(zhì)量的影響。為提高水利工程施工中混凝土的施工質(zhì)量,必須堅(jiān)持整體設(shè)計(jì)的規(guī)范化。

2.2 施工過(guò)程中的預(yù)防措施

在混凝土施工的管理和控制中,應(yīng)重視施工的全面管理,將施工控制措施與監(jiān)理管理相結(jié)合。

2.2.1 結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際情況,采取施工方案和預(yù)防機(jī)制

首先要注意施工方案的細(xì)節(jié),控制澆筑量、施工縫間距、位置、施工方式、澆筑時(shí)間,確保相關(guān)作業(yè)過(guò)程滿足安全要求。例如,在一次澆筑作業(yè)單元中,實(shí)際澆筑長(zhǎng)度應(yīng)垂直于施工縫的劃分,合理標(biāo)注和限定澆筑時(shí)間,以保證變截面位置或應(yīng)力較小位置的澆筑加工標(biāo)準(zhǔn)化。其次,根據(jù)澆注時(shí)間的應(yīng)用原則,在進(jìn)行相關(guān)操作時(shí),應(yīng)避免高溫或晝夜溫差大的環(huán)境。如果工程只能在夏季施工,則應(yīng)采取相應(yīng)的冷卻材料或冷卻措施,以防止開(kāi)裂。

2.2.2 要從施工質(zhì)量層面落實(shí)相應(yīng)工作

首先,保證混凝土各項(xiàng)參數(shù)能滿足混凝土強(qiáng)度指標(biāo)的施工要求,減少水泥用量。其次,結(jié)合施工管理要求,確保鋼結(jié)構(gòu)澆筑、模板安裝、施工等工序符合標(biāo)準(zhǔn)要求,并及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠地進(jìn)行檢查驗(yàn)證。再次,應(yīng)特別注意振搗過(guò)程,以避免過(guò)度振搗損壞水泥的均勻性,同時(shí)確保振搗足以保持混凝土強(qiáng)度。因此,有必要根據(jù)施工企業(yè)的實(shí)際需要,合理控制振動(dòng)頻率和振動(dòng)強(qiáng)度。最后,及時(shí)清除混凝土表面的污物,避免養(yǎng)護(hù)層,保持混凝土結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用質(zhì)量。

2.3 養(yǎng)護(hù)管理過(guò)程中的預(yù)防措施

為提高裂縫的綜合防治水平,有關(guān)部門(mén)應(yīng)重視后處理。發(fā)展相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施,就是要使混凝土保持正常養(yǎng)護(hù)狀態(tài),減少外界因素的影響,保證混凝土溫度逐漸向外界溫度平衡的方向下降。溫差對(duì)混凝土產(chǎn)生沖擊應(yīng)力,導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)最大裂縫。

2.3.1 噴水養(yǎng)護(hù)

控制混凝土表面結(jié)構(gòu),避免表面收縮的影響,降低開(kāi)裂概率,保持整體應(yīng)用效果。特別是對(duì)于某些大體積混凝土結(jié)構(gòu),砌塊內(nèi)外的溫度不同,其強(qiáng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)也不同。因此,為減少表面裂紋問(wèn)題,應(yīng)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用要求,及時(shí)進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)處理。

2.3.2 優(yōu)選拆模

結(jié)合水利工程施工的實(shí)際情況,盡可能選擇合適的脫模方法,脫模后立即進(jìn)行覆蓋或回填,避免對(duì)混凝土的影響。應(yīng)根據(jù)混凝土的實(shí)際強(qiáng)度進(jìn)行養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)期一般為7～28天。

2.3.3 制定規(guī)范

養(yǎng)護(hù)人員對(duì)設(shè)備、器材進(jìn)行集中維護(hù)和分類存放。一般在澆筑作業(yè)完成后12小時(shí)內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)處理,養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過(guò)15天,以保持混凝土的外部濕度,降低安全隱患。

3 強(qiáng)化水工建筑物混凝土裂縫預(yù)防的對(duì)策

3.1 材料配合比的合理設(shè)置

混凝土收縮率與水灰比呈正相關(guān)。因此,根據(jù)施工要求,適當(dāng)降低水灰比,可以較好地控制水工混凝土中的一些大裂縫。此外,施工中應(yīng)積極使用引氣劑和外加劑。使用這兩種材料可以降低水泥的水化速率?？茖W(xué)控制水泥用量,降低保溫混凝土的溫升,可以大大提高水工混凝土的性能。在選擇混合空氣導(dǎo)流劑時(shí),可根據(jù)同一建筑物和不同部位的工作特點(diǎn)選擇合適的空氣導(dǎo)流劑。為了有效地控制裂縫的發(fā)生,可以考慮合成纖維的抗裂性,使用合成纖維可以有效地防止裂縫的擴(kuò)展和發(fā)展,提高混凝土的抗裂性,取得良好的保護(hù)效果。

3.2 切實(shí)強(qiáng)化裂縫問(wèn)題的防治

3.2.1 收縮裂縫

在預(yù)防和控制方面,可分為干縮裂縫和塑性收縮裂縫。因此,應(yīng)注意預(yù)防和控制方面的針對(duì)性差異。(1)干縮裂縫,應(yīng)選擇低收縮率的水泥,以減少水泥用量。然后,在混凝土中加入適量水灰時(shí),水灰比越大,收縮越大。其次,要控制混凝土的用水量,攪拌混凝土?xí)r要注意含水量。在施工過(guò)程中,應(yīng)注意維護(hù)和施工,尤其是在冬季,應(yīng)加強(qiáng)混凝土覆蓋手段,并添加硬化劑。(2)塑性收縮裂縫,季節(jié)變化和氣候變化將影響混凝土質(zhì)量。因此,在混凝土保護(hù)施工過(guò)程中,有必要考慮氣象因素,選擇干縮小、早期強(qiáng)度高的硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。天氣炎熱時(shí),保持混凝土濕潤(rùn)或在混凝土上噴灑少量水。特別是在暴風(fēng)雨天氣,建筑工人必須做好防風(fēng)工作。

3.2.2 溫差裂縫

溫差裂縫是最常見(jiàn)的混凝土裂縫。施工人員采用先進(jìn)的防控體系和溫度裂縫防控手段。盡量使用低溫或中溫水泥,如礦渣水泥、粉煤灰水泥等,然后檢查水泥的用量,水泥用量應(yīng)小于450kg/m3。同時(shí),試驗(yàn)水灰比小于0.6的混凝土。其次,在混凝土中加入少量粉煤灰,以降低混凝土中的含水量。在混凝土加工和攪拌過(guò)程中,有必要在傳統(tǒng)加工方法的基礎(chǔ)上采用新的加工方法,以降低混凝土的澆筑溫度。在混凝土中加入適量的減水、塑化和延遲混合料,以提高混凝土混合料的保水性和保水性,減少防水性,延長(zhǎng)混凝土的加熱時(shí)間。在高溫季節(jié)澆筑混凝土?xí)r,為了減少高溫對(duì)混凝土的影響,施工人員可以在混凝土上覆蓋遮陽(yáng)板,以降低混凝土的澆筑溫度。澆筑實(shí)心混凝土?xí)r,必須考慮其結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)構(gòu)越大,溫度越高,混凝土開(kāi)裂的可能性越大。因此,施工人員應(yīng)使用適當(dāng)?shù)睦渌疂仓缮⒒炷?控制好混凝土溫差,在合理的時(shí)間內(nèi)測(cè)量混凝土溫度,防止混凝土過(guò)熱。最后,為了降低對(duì)混凝土的壓力,有必要保留溫度收縮縫,并向混凝土中添加適當(dāng)?shù)牟牧?。因?如果混凝土出現(xiàn)問(wèn)題,有必要加固混凝土,使用沖擊混凝土產(chǎn)生裂縫,并加固混凝土支撐點(diǎn),以保持混凝土的穩(wěn)定性。此外,對(duì)于容易形成的腐蝕裂縫,應(yīng)加強(qiáng)鋼筋的防腐處理,嚴(yán)禁泄露鋼筋。加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)指導(dǎo)和質(zhì)量控制,確保水工混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的提高。

3.3 科學(xué)制定施工方案,落實(shí)質(zhì)量責(zé)任制度

由于裂縫往往是由于履行施工質(zhì)量責(zé)任不當(dāng)造成的,因此必須在實(shí)際施工中明確施工方案,緊密結(jié)合水利工程的實(shí)際施工,每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制都有義務(wù)落實(shí)重點(diǎn),加強(qiáng)源頭預(yù)防和控制,從原材料開(kāi)始,加強(qiáng)施工質(zhì)量控制,避免裂縫。為確保整個(gè)施工計(jì)劃的有效實(shí)施,確保質(zhì)量責(zé)任制的有效實(shí)施,提高整個(gè)工程的質(zhì)量,加強(qiáng)對(duì)施工人員的源頭教育,特別是了解裂縫的危害,了解裂縫產(chǎn)生的原因,及時(shí)有效地控制裂縫問(wèn)題,我們需要加強(qiáng)預(yù)防和控制。

4 水工混凝土建筑物表面裂縫處理措施

4.1 表層裂縫處理

在表面裂紋處理過(guò)程中,有必要按照適當(dāng)?shù)陌踩芾硪?guī)則進(jìn)行操作。首先,有必要分析裂縫的具體位置、使用水泥懸浮材料對(duì)裂縫的影響,以及使用合適的硬化劑進(jìn)行噴涂和優(yōu)化。其次,在混凝土表面鋪設(shè)防碳化材料,以減少碳化材料在材料中產(chǎn)生各種隱患的可能性。此外,在優(yōu)化修復(fù)低裂縫混凝土裂縫時(shí),采用丙酮材料和砂漿進(jìn)行靈活攪拌,將裂縫轉(zhuǎn)移到裂縫處,并在作用面上結(jié)合雜草和編織袋,確保養(yǎng)護(hù)溫度控制在15℃左右。最后,工人還需要應(yīng)用適當(dāng)?shù)姆催^(guò)濾技術(shù),并安裝雙層或多層反過(guò)濾層。同時(shí),在鋪設(shè)過(guò)程中使用抗裂層,以優(yōu)化混凝土的功能,改善混凝土的內(nèi)部功能。

4.2 鑿槽嵌補(bǔ)

首先將砂、水泥、聚硫橡膠和環(huán)氧樹(shù)脂按規(guī)定比例混合均勻,然后用適量丙酮稀釋砂漿,確保砂漿稠度符合要求。將改性環(huán)氧樹(shù)脂砂漿與聚硫橡膠混合后,涂抹在混凝土砂漿上。在連接毛氈和袋子的凹槽中安裝砂漿兩小時(shí)后,及時(shí)用聚硫橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂砂漿覆蓋,并在完成初凝后用水硬化。

4.3 噴漿修補(bǔ)

所謂噴補(bǔ),特別是指在硬化裂縫的要求下,對(duì)高強(qiáng)水泥砂漿的保護(hù)層進(jìn)行噴補(bǔ),并根據(jù)裂縫的要求、特點(diǎn)和修補(bǔ)要求,采用各種處理方法,包括噴補(bǔ)掛網(wǎng),隱藏和固定縫隙,以及不均勻噴補(bǔ)。

4.4 深層裂縫處理

大跨度裂縫不僅直接影響建筑物的穩(wěn)定性,還會(huì)導(dǎo)致建筑物的倒塌。因此,有必要研究處理深裂縫的方法,應(yīng)用灌漿技術(shù)改善其功能,提高建筑物的穩(wěn)定性。同時(shí),工作人員必須對(duì)裂縫的深度進(jìn)行分類。當(dāng)裂縫深度大于或等于0.58mm 時(shí),可采用傳統(tǒng)的加工原理,將改性環(huán)氧樹(shù)脂灌入裂縫部位,結(jié)合適當(dāng)?shù)姆椒?優(yōu)化護(hù)理,保證科學(xué)的充填工藝。當(dāng)裂縫深度小于0.58mm 時(shí),可采用化學(xué)灌漿方法進(jìn)行優(yōu)化,以減少對(duì)裂縫的不利影響。例如,對(duì)于溫度裂縫,回填過(guò)程中應(yīng)使用445kg或m3水泥材料作為合適的外加劑,以確保材料的表面和內(nèi)部功能在合理范圍內(nèi)。同時(shí),還需要使用減水劑來(lái)降低灌溉材料的熱參數(shù),并選擇低熱灌溉的混凝土材料,以充分改善混凝土的性能,并控制其發(fā)生的可能性。

4.5 裂縫綜合治理

這種方法也適用于嚴(yán)重影響建筑物整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的裂縫。處理方法是在裂縫中添加混凝土三角形或圓形構(gòu)件,或添加其他類似的基本材料手段,如應(yīng)力錨,有時(shí)通過(guò)排水降低內(nèi)部裂紋的應(yīng)力。

結(jié)束語(yǔ)

水工混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是不可避免的,這就要求相關(guān)人員及時(shí)控制水工混凝土結(jié)構(gòu)裂縫,并提出相應(yīng)的解決方案。實(shí)踐證明,良好的過(guò)程管理體系是保證水工建筑物安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。此外,要重視國(guó)內(nèi)外能源問(wèn)題,積極引進(jìn)各種先進(jìn)技術(shù)和材料,確保水工建筑物的耐久性和安全性,為社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出貢獻(xiàn)。