水利工程施工中混凝土裂缝的防治技术

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摘要：在当下水利行业快速发展的过程中，水利工程施工工艺和技术日渐成熟，给水利工程项目建设提供了技术支持。但水利工程所处的环境条件复杂，在开展施工建设的过程中，工程企业常常会由于施工不规范而引起各种的质量问题，尤其是混凝土裂缝问题在水利工程中非常突出，不同原因下所形成的裂缝类型、表现也有所不同，混凝土裂缝对水利工程的结构安全风险巨大。基于此，本文详细分析了关于水利工程项目中的混凝土裂缝防治技术，有利于避免混凝土裂缝的出现。
关键词：水利工程；混凝土裂缝；防治技术
水利工程是我国的基础性项目，项目完工一经投入使用，就可以在后续漫长的时间内发挥其最大的经济和社会效益，贡献巨大的力量。因此，正是因为各类水利工程的突出功能和作用，国家每年都在水利工程建设和管理中投入了巨大的资金支持，刺激了我国水利事业的快速发展。但水利工程建设的技术标准较高，尤其是作为工程建设的重点性环节，在开展混凝土施工中，应加强对混凝土裂缝的全面防治，针对可能引起混凝土裂缝的原因，来采取有针对性的裂缝防治技术。
1.水利施工中混凝土裂缝的类型
1.1干缩裂缝
针对水利工程混凝土中的干缩裂缝，其一般易出现在养护两周以后，因为在受到外部因素的干扰以后，混凝土结构中内部水分的流失速率过快，引起了混凝土结构的巨大变化。根据水利工程中混凝土干缩裂缝的表现，此类裂缝表现出网状细小的裂缝特征，裂缝宽度一般保持在0.05～0.2mm之间，但如果此类裂缝位于较薄的梁板中，则表现为短向延伸[1]。当在混凝土中出现了干缩裂缝过以后，混凝土结构的渗透能力显著降低，影响了钢筋在混凝土结构中的作用发挥，进而导致混凝土的承载力、耐久性都无法达到相应的施工标准。1.2塑性收缩裂缝
混凝土在凝结冷却之前，表面水分的流失速率非常快，在这种情况下，塑性收缩裂缝的出现几率非常高。在水利工程混凝土施工中，塑性干缩裂缝在干热或者大风季节更容易出现，裂缝表现为中间宽、两边细长且连续性不足、长短大小不一，根据水利工程混凝土结构中的塑性收缩裂缝情况分析，最短和最长区间分别为20～30cm、200～300cm[2]。当混凝土在没有完全凝结的情况下，本身的强度相对较小，当受到外部温度、湿度等因素的影响以后，混凝土结构表面的水分流失非常多，在极短的时间段内，混凝土内部湿度将发生明显的变化，也就引起了混凝土的收缩形变，当自身强度无法抵御自身收缩的情况下，也就产生了塑性收缩裂缝。1.3沉陷裂缝
沉陷裂缝同样是混凝土裂缝中的一种，很多因素都可能会加剧此类裂缝的形成，比如，当地基结构的平衡性不够、填土不充实的情况下，极易出现沉陷裂缝，尤其是在寒冷的冬天，其气温相对偏低，将模板直接放置在冻土层上时，随着时间的延长，其气温逐步升高，冻土层逐步解冻的同时，也就会伴随着沉降裂缝的产生。与其他的混凝土裂缝不同，沉陷裂缝更多地表现为贯穿性裂缝，裂缝的延伸情况与沉陷深度有着直接的关系，二者同向变化。
1.4温度裂缝
水利工程中为大体积混凝土，因为受到水泥水热化反应的影响，导致在混凝土结构内部存在着大量的热量，且这部分热量的散失速率较慢，在较短的时间段内，混凝土内部温度急剧升高，而表面散热速率却非常快，使得混凝土内外部的温差异常大，内外热胀冷缩程度不同，当拉应力超出混凝土强度最大限值时，势必会引起温度裂缝的行程。此类裂缝的形成原因特殊，使得该类裂缝的延伸并无明显特点，表现出纵横交错的状态。
1.5施工裂缝
水利工程中的混凝土施工有着极为严格的技术标准，在开展施工作业的过程中，往往存在多个的施工流程，不规范的施工操作行为，势必会加剧施工裂缝的出现。因为存在隔离因素的影响，导致裂缝表现出多形态特征，可能为横向也可能为竖向，甚至在一些时候为水平裂缝。
2.水利工程施工中混凝土裂缝控制技术
2.1施工材料控制
水利工程混凝土施工中，因为混凝土是多种原材料在特定配合比下搅拌所形成的，各种原材料的质量直接关系到混凝土的性能和施工质量，当原材料质量不达标的情况下，就会出现一定的裂缝。针对由于原材料问题所导致的混凝土裂缝，为实现对裂缝的防治，可加强对施工材料的控制，在各种原材料的采购过程中，严格按照材料使用标准来对比市场上的材料，选择与施工要求完全一致的材料。
2.2混凝土配比控制
当选定了混凝土材料以后，工程企业需从水利工程混凝土施工的总体要求出发，经由现场试配等，来确定混凝土的最佳配合比，只有保障了配合比的科学性，才可以使得混凝土的强度、坍落度等指标符合施工要求，保障混凝土性能。配合比设计的过程中，相关人员要加强对各种原材料性能的把握，使得混凝土可以符合施工要求，减少混凝土配比中的用水量。混凝土配制的过程中，对砂率水胶比的控制也尤为重要，适当在混凝土混合料中添加一定的高粉煤灰，优化混凝土性能[3]。2.3施工温度控制
温度因素是导致混凝土裂缝的一个关键原因，在开展水利工程的混凝土施工作业中，施工温度控制技术的应用也十分关键。因为混凝土中的水泥性质特殊，可能伴随着严重的水热化反应，增大内外部温差，因此，为实现对温度的控制，最好选用低水热化的水泥，以减少在混凝土搅拌时的热量。正式的混凝土搅拌作业之前，应利用冷水来冲洗碎石，控制温度。结合混凝土施工的总体要求，确定最佳的施工时间并选定对应的浇筑方式，最为理想的条件下，早上7：00～10：00，下午3：00～6：00的时间段内，是最佳的浇筑时间，可以实现对施工温度的控制。浇筑作业遵循分层浇筑原则，通过分层浇筑来使得混凝土具有更好的散热能力。

来百度APP畅享高清图片2.4塑性裂缝控制技术
塑性裂缝在水利工程混凝土施工中极为常见，如果要有效进行此类裂缝的防治，专业的施工人员应从源头上来加以控制，也就是要加强对混凝土的配制管理。在混凝土的配制过程中，应选定恰当的集料配合比例，保障配合比设计的科学性，将水灰比控制在正常标准内。专业的施工人员在混凝土的配制过程中，应加强对水利工程现场基本情况的调查和分析，结合施工标准和规范，选定对应的减水剂，以提高混凝土可塑性。如果出现了塑性裂缝，需安排专业人员在混凝土终凝之前来完成抹面与压光，使得裂缝在这些处理下可以有效闭合。
2.5收缩裂缝控制技术
当在水利工程项目实施中出现了收缩裂缝时，如果对该裂缝的处理不及时，使得裂缝随着时间的延长逐步扩展，势必会造成更为严重的质量问题。因此，当存在收缩裂缝时，施工人员必须要立即根据裂缝的特点，选取恰当的材料来进行裂缝的修复，比如，可通过环氧树脂材料的应用，来进行裂缝表层的维修。但不论采用的是哪种的裂缝修复技术，都属于后续的裂缝控制方式，并没有从源头上减少这一裂缝的发生。根据收缩裂缝的形成过程，为实现对这一类裂缝的科学控制，可从以下方面来进行：（1）提高混凝土性能，以水利工程混凝土技术标准作为前提，对水灰比加以科学控制，用其他的添加剂如粉煤灰等来替代混凝土中部分水泥的作用；（2）科学确定配筋率，保障配筋分布的合理性；（3）及时开展混凝土的养护，保障足够的养护周期。

2.6温度裂缝控制技术
温度裂缝在水利工程混凝土中最为常见，为了从源头上减少温度裂缝的出现，可从以下方面来加以控制：（1）在混凝土材料的选择方面，尽可能选用低、中热的矿渣和粉煤灰水泥，控制水泥用量，将水泥用量保持在450kg/m3以内；（2）减小水灰比，确保水灰比不超0.6；（3）控制骨料级配，在混合料中添加一定的粉煤灰、减水剂，减弱水热化对混凝土所造成的不利影响；（4）不断进行混凝土浇筑工艺的创新与优化，将混凝土温度控制在正常范围内；（5）开展规范化的浇筑施工作业，避免在浇筑施工过程中各种不利因素的影响，控制混凝土的内外部温差，最好采用分层、分块的浇筑方法，提高混凝土的散热能力。3.工程案例
3.1工程概况
以某水利工程拦河坝建设为例，该工程为混凝土结构，其中，拱坝高度289m，为双曲拱形，拱顶弧长、拱冠底部厚分别为701.2m、70.6m，为大体积混凝土施工作业，结合对工程现场的情况分析，岸坡陡、坝地厚增大了整体的施工难题。下面针对该工程的温度裂缝展开了进一步的分析。
3.2温度应力研究
该工程项目中，11号坝段从2018年10月15日开始浇筑，到2019年4月16日浇筑全面完成，总共浇筑了12仓混凝土，其中，2019年4月10日到4月16日共6天的时间内，共浇筑了1仓混凝土，在该仓混凝土的浇筑过程中，最高温和最低温分别为28.6 ℃、15.4 ℃，而最小昼夜温差和最大昼夜温差分别为6.8 ℃、12.1℃，结合对区域中的气温模拟，经由对温度和应力的计算与分析，发现在此工程项目的建设中，混凝土的最高温度经由计算以后，所得到的最高温度数值处于温控技术范围内，而最大应力处于混凝土与基岩接触部位。该仓混凝土的浇筑作业全面结束后，在接下来的几天时间内，温度波动明显，这就使得混凝土仓面始终处于温降冷击的条件下，存在温度裂缝的产生可能性。
3.3混凝土裂缝控制技术
3.3.1温度控制
在水利工程的混凝土施工中，温度因素是需要关注的一个关键因素，当在施工过程中存在温度控制不当的情况时，势必伴随着裂缝问题。为减少裂缝的出现，在开展施工作业时，应对有温度要求的环节，都采取恰当的措施来进行温度控制。混凝土性质特殊，自身发热所导致的温差要求相关人员在进行混凝土材料的选择时，最好用低水热化水泥来替代高水热化水泥，以减小水泥水热化对混凝土结构造成的不利影响。当在混凝土施工时的施工温度较高时，可采取相应的降温处理，来减缓水分的过快蒸发，浇筑环节选择恰当的浇筑时间。
3.3.2施工控制
施工阶段的裂缝控制要求在开展施工作业的过程中，应严格按照施工标准和要求，在每个环节都开展规范化的施工作业。比如，加强二次振捣，使得混凝土可在二次振捣下达到二次液化的目的，快速排出混凝土中的多余水分，去除混凝土中的一些大骨料，使得混凝土的均匀性和稳定性都得以提升，减少混凝土裂缝的出现。当混凝土施工作业全部结束后，立即组织专人来负责混凝土的养护，通过保温和保湿，来提高养护效果，避免出现混凝土裂缝。
结束语：
混凝土裂缝对水利工程的危害巨大，因为混凝土裂缝的原因和类型、表现都有其特点，为使得水利工程中的混凝土裂缝防治最有效果，工程企业在开展施工作业时，应采取恰当的防治技术，全面提升混凝土施工的整体质量。
参考文献：
[1]宋成鑫.农业水利工程施工中混凝土裂缝的防治技术研究[J].黑龙江科技信息,2020,000(010):78-79.
[2]朱方荣,陈峰,吴振华.农业水利工程施工中混凝土裂缝的防治技术研究[J].建筑·建材·装饰,2020,000(006):195+198.
[3]李娟,陈海溶.水利工程施工中混凝土裂缝的防治技术探讨[J].水电水利,2021,5(1):90-91.

来源：http://www.yidianzixun.com/article/0pb3jEDg
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