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)濟的快速發(fā)展，各行各業(yè)都得到了前所未有的進步，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構(gòu)來進行分析、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，值得一提的是當混凝土出現(xiàn)細小裂縫時，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，當然這些裂縫產(chǎn)生的根本原因是混凝土體收縮。目前，導致混凝土體出現(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。當混凝土保護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?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，當收到外部沖擊時會發(fā)生形變，最后導致混凝土體出現(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，為了強化對裂縫的控制，需要嚴格控制設(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混凝土體硬化時應嚴格控制周圍內(nèi)部和外部環(huán)境的溫度差、濕度差，對不同溫度進行等級劃分，并根據(jù)不同等級制定相應的施工策略。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)置相應的施工縫，后期進行集中處理?；炷潦湛s不可避免，因此可以選擇恰當?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力過于集中造成嚴重的事故。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。

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行嚴格控制。①嚴格控制原料質(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、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行施工，那需要做好相應的防濕、防高溫、防暴曬措施。③嚴格控制施工的過程?；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，可以適當提高混凝土的和易度。

3.3做好后期養(yǎng)護工作

混凝土體澆筑完成后并不是就結(jié)束了，后期的養(yǎng)護工作也很重要，通過良好的養(yǎng)護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)護時間最短需要半月時間，只有良好的后期防護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遠高于維護成本。有關(guān)部門應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行養(yǎng)護時掀開其表面發(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)過反復確認之后證實該裂縫屬于表面裂縫，對其進行封閉處理并和上層混凝土進行澆筑加固處理。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)護和溫度控制上進行綜合分析并進行治理。

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，將嚴重腐蝕混凝土體內(nèi)部的鋼筋，從而嚴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、科學防護控制，將工程質(zhì)量和經(jīng)濟效益統(tǒng)一。

參考文獻

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作者：李斌 單位：中國電力建設(shè)集團有限公司