水利水電大體積混凝土澆筑裂縫及防裂

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【摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)都得到了前所未有的進(jìn)步，尤其是水利水電工程，然而隨著工程項目的逐漸增多，一些問題如大體積混凝土澆筑裂縫嚴(yán)重影響了水利水電工程項目的安全性和穩(wěn)定性。由于該工程項目特殊的地位，有關(guān)單位專門成立了研究機(jī)構(gòu)來進(jìn)行分析、治理。本文首先介紹了混凝土澆筑裂縫的危害，然后分析了裂縫產(chǎn)生的類型及原因，最后結(jié)合實際案例給出了相應(yīng)的解決措施，希望本文的工作能為從事相關(guān)工作的人員提供一定的指導(dǎo)和幫助。

【關(guān)鍵詞】水利水電工程；大體積混凝土澆筑裂縫；混凝土施工

引言

與其他工程相比，水利水電工程項目的施工具有一次性、交叉性，該工程對基礎(chǔ)的建設(shè)需要高度重視，不僅要包含地下施工，而且需要水下施工，因此技術(shù)難度較大，一般情況下地基采用混凝土施工，良好的地基建設(shè)可以防止漏水問題的出現(xiàn)，此外，水電站在洪水時期需要承擔(dān)一定的水壓，在建設(shè)初期一旦出現(xiàn)大面積裂縫就會給后期的防洪工作帶來巨大的威脅。水利水電工程投資成本高、風(fēng)險大，因此必須高度重視大體積混凝土澆筑裂縫，防止出現(xiàn)潰堤事故發(fā)生，從而保證人民生命和財產(chǎn)安全。在實際的工程項目中，混凝土工程特別容易出現(xiàn)裂縫，通常情況下隨著混凝土體積的增加，裂縫出現(xiàn)的概率成倍增加，經(jīng)過大量的實踐證明如果在混凝土澆筑過程中采取科學(xué)合理的措施可以有效的降低裂縫發(fā)生的概率，從而為整個水利水電工程項目順利開展奠定堅實的基礎(chǔ)。我國混凝土施工的規(guī)章規(guī)范明確規(guī)定，混凝土工程可以有少量的裂縫，但不可超過總面積的1%，為了充分發(fā)揮水利水電工程項目的作用，并確保工程質(zhì)量安全，應(yīng)盡全力保證混凝土工程質(zhì)量。表1為水利水電工程出現(xiàn)事故問題的表格。從表1中可以看出壩體發(fā)生嚴(yán)重裂縫在整個事故中占比很大，即大體積混凝土澆筑裂縫需要給與高度重視。

1水利水電混凝土澆筑裂縫危害

水利水電工程施工中混凝土裂縫問題非常普遍，其帶來的危害非常嚴(yán)重。①混凝土裂縫會明顯降低混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，影響其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；②大面積混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫將增加鋼筋受腐蝕的概率，對鋼筋承受壓力、滲透率、壽命等影響較大。最終威脅到整個工程的質(zhì)量安全，給人們的生產(chǎn)生活帶來較大威脅，有關(guān)部門必須深入分析混凝土裂縫出現(xiàn)的原因，給出必要的防裂對策。另外，值得一提的是當(dāng)混凝土出現(xiàn)細(xì)小裂縫時，一旦水的壓力增大將逐漸增加裂縫的深度和大小，最終將整個混凝土工程破壞，工程實際中混凝土裂縫不可能完全根除，但通過科學(xué)的發(fā)可以將危害降低到最低。

2水利水電混凝土澆筑混凝土裂縫類型及形成原因

混凝土裂縫產(chǎn)生的類型及原因：水利水電工程項目施工中，早期出現(xiàn)混凝土裂縫的類型及原因可歸納為如下幾種：①混凝土發(fā)生收縮產(chǎn)生了裂縫。這種裂縫的產(chǎn)生是比較常見的一種，收縮的種類有干燥收縮、沉降收縮等，當(dāng)然這些裂縫產(chǎn)生的根本原因是混凝土體收縮。目前，導(dǎo)致混凝土體出現(xiàn)收縮的因素有兩點：a.游離的水蒸發(fā)，在工程建造過程中混凝土澆筑加入的水量為水泥需要水量的3倍左右，這樣便產(chǎn)生了大量的游離水，當(dāng)混凝土澆筑后，這些多余的水會發(fā)生蒸發(fā)，從而出現(xiàn)蒸發(fā)收縮問題。b.由于水泥水化的原因即混凝土收縮，這種情況下發(fā)生的收縮是游離水蒸發(fā)收縮的0.3左右。需要指出的是混凝土收縮在所難免，這也是水利水電工程一定會出現(xiàn)裂縫的原因，經(jīng)過大量的實踐表明：合理的選用水泥材料、控制混凝土用水量、骨料、添加劑等能夠降低混凝土收縮發(fā)澀會難過的幾率。②溫度產(chǎn)生的裂縫。某些地區(qū)，晝夜溫度差異較大，混凝土體內(nèi)外將出現(xiàn)比較大的溫度差，這樣就會降低混凝土體的硬度。當(dāng)混凝土保護(hù)時期如果溫度下降的大，混凝土體表面就會因為溫差大而出現(xiàn)大面積裂縫，一般情況下這種原因產(chǎn)生的裂縫深度非常小約為4mm左右，混凝土體內(nèi)部依然完好?；炷馏w形成以后，其內(nèi)部會發(fā)出大量的熱，這些熱的來源主要是水化原因，混凝土體本身的導(dǎo)熱系數(shù)比較差，這樣混凝土體表面和內(nèi)部就會出現(xiàn)溫度差，當(dāng)混凝土體積比較大時，內(nèi)外溫度相差會更大。大概混凝土澆筑完成兩天后，內(nèi)部溫度會達(dá)到70℃左右，巨大的溫差會在混凝土表面產(chǎn)生較大作用力，最終導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，這種裂縫常出現(xiàn)在混凝土澆筑完成1~2月，且裂縫非常的深，將對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，甚至威脅整個水利水電工程項目的安全。③沉陷裂縫。水利水電工程的地基位于水下，當(dāng)?shù)鼗霈F(xiàn)不穩(wěn)定時就會發(fā)生不均勻的沉降，最終會導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)。尤其是那些配筋量較少、剛度比較差的混凝土體，在側(cè)面最容易發(fā)生裂縫，與此同時，模板剛度不夠、模版拆除時間過早也是造成沉降裂縫出現(xiàn)的主要原因，隨著裂縫的不斷加深將會在整個混凝土體結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)貫穿性裂痕，嚴(yán)重的將出現(xiàn)錯位問題。④其他早期施工出現(xiàn)裂縫的原因。除了上述介紹的三種之外，施工中發(fā)生模版脫落、吊裝措施不到位、預(yù)制的板抽出時間不合適等都會引起混凝土體塌陷，并最終形成裂縫。此外，建造水利水電工程地基選用的構(gòu)件或墊木等不合格，當(dāng)收到外部沖擊時會發(fā)生形變，最后導(dǎo)致混凝土體出現(xiàn)大面積的裂縫。施工初期產(chǎn)生的混凝土體裂縫可以通過改善施工工藝來減少裂縫出現(xiàn)的概率。

3混凝土裂縫防范措施的若干建議

3.1優(yōu)化設(shè)計

無論是水利水電工程建設(shè)還是房屋建設(shè)，圖紙設(shè)計是最重要的部分，為了強(qiáng)化對裂縫的控制，需要嚴(yán)格控制設(shè)計圖紙。①在設(shè)計階段就需要綜合考慮裂縫出現(xiàn)的因素，選用科學(xué)合理的方法來降低裂縫出現(xiàn)的概率；②混凝土體硬化時應(yīng)嚴(yán)格控制周圍內(nèi)部和外部環(huán)境的溫度差、濕度差，對不同溫度進(jìn)行等級劃分，并根據(jù)不同等級制定相應(yīng)的施工策略。另外，設(shè)計時需要考慮到混凝土熱脹冷縮，以盡量降低因溫度問題產(chǎn)生的應(yīng)力，從而降低裂縫的產(chǎn)生概率。對于水利水電工程已形成的裂縫可以設(shè)置相應(yīng)的施工縫，后期進(jìn)行集中處理?；炷潦湛s不可避免，因此可以選擇恰當(dāng)?shù)臉?gòu)件和截面，并合理處理相互載荷，避免混凝土收縮時應(yīng)力過于集中造成嚴(yán)重的事故。鋼筋在混凝土體中的作用非常大，它能顯著增加混凝土與鋼筋間的粘結(jié)力，從而抑制混凝土體的形變量，隨著粘結(jié)力的加大，這種抑制能力越強(qiáng)。

3.2澆筑要求

水利水電工程關(guān)系到國家的長治久安，因此建設(shè)過程中需要對施工的各個階段進(jìn)行嚴(yán)格控制。①嚴(yán)格控制原料質(zhì)量。施工中原材料的選擇十分關(guān)鍵，它往往決定了一個工程是否合格，水泥需要選用正規(guī)廠家、細(xì)砂和骨料要符合國家的規(guī)章規(guī)范，施工選用的原料含泥量不得高于1%，這樣能夠極大的降低混凝土出現(xiàn)裂縫的幾率。②澆筑時間的選取必須合理，要盡量避開高溫、大風(fēng)、大雨天氣，因為以上天氣不利于混凝土凝合。如果一定要在這樣的天氣下進(jìn)行施工，那需要做好相應(yīng)的防濕、防高溫、防暴曬措施。③嚴(yán)格控制施工的過程?；炷馏w混凝土產(chǎn)生裂縫消除的辦法可選用振搗法，但是振搗所需要的時間有嚴(yán)格的要求，過長或過短都將影響混凝土硬度；振搗過程完成后可選用壓光方法降低混凝土中多余水量。④優(yōu)化混凝土配合方案。在粉煤灰中加入減水劑，采用水泥泵進(jìn)行輸送，用這樣的方案可極大的降低裂縫的出現(xiàn)，建設(shè)階段為了降低水泥收縮、控制混凝土裂縫，可以適當(dāng)提高混凝土的和易度。

3.3做好后期養(yǎng)護(hù)工作

混凝土體澆筑完成后并不是就結(jié)束了，后期的養(yǎng)護(hù)工作也很重要，通過良好的養(yǎng)護(hù)能夠有效降低混凝土水化速度，從而降低混凝土體內(nèi)部溫度升高的速度，根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定混凝土保溫保濕養(yǎng)護(hù)時間最短需要半月時間，只有良好的后期防護(hù)和施工技巧才能夠盡量降低混凝土發(fā)生干裂，防止因干縮而出現(xiàn)裂紋。我們國家在水利水電工程后期防護(hù)工作方面規(guī)章規(guī)范非常欠缺，這也是為什么每年都會出現(xiàn)一系列問題原因所在，事實證明處理問題的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于維護(hù)成本。有關(guān)部門應(yīng)該注重這方面的研究，以便從不同方面確保工程質(zhì)量安全，使水利水電工程更加經(jīng)久耐用。

4案例分析

以某地區(qū)水利水電工程為例：該工程主要由大壩和泄水閘構(gòu)成，大壩高15.5m，壩長為1135m，工程采用明渠導(dǎo)流，在大體積混凝土澆筑設(shè)計過程中充分考慮了裂縫產(chǎn)生的條件，施工中測量原料中含水量，發(fā)現(xiàn)略高于最優(yōu)含水量，最后采取了一系列措施降低了原料水份含量，大體積混凝土體澆筑完成后裂紋出現(xiàn)量極少，證明該方法非常有效。在對水利水電工程進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時掀開其表面發(fā)現(xiàn)大壩的表面和側(cè)面出現(xiàn)不同程度裂縫且裂縫的深度和寬度都較大，在經(jīng)過反復(fù)確認(rèn)之后證實該裂縫屬于表面裂縫，對其進(jìn)行封閉處理并和上層混凝土進(jìn)行澆筑加固處理。出現(xiàn)裂縫的原因有很多種其中還包括材料自身出現(xiàn)裂縫，外部環(huán)境因素造成的因素，大部分裂縫出現(xiàn)的原因是由于溫度變化出現(xiàn)的收縮，還會由于施工環(huán)節(jié)中的外因造成，需要對其設(shè)計以及配合比和原材料施工以及后期養(yǎng)護(hù)和溫度控制上進(jìn)行綜合分析并進(jìn)行治理。

5結(jié)束語

混凝土體出現(xiàn)裂縫在工程施工中是非常常見的，尤其是水利水電工程發(fā)生的概率更高，一旦混凝土體出現(xiàn)裂縫，水的滲透能力必定會加強(qiáng)，將嚴(yán)重腐蝕混凝土體內(nèi)部的鋼筋，從而嚴(yán)重降低建筑物的使用壽命。為了確保水利水電工程項目的安全需要做好相應(yīng)的裂縫防止措施，必須從根源上降低裂縫出現(xiàn)的幾率，可以通過合理設(shè)計、科學(xué)防護(hù)控制，將工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)一。

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作者：李斌 單位：中國電力建設(shè)集團(tuán)有限公司