水利水電大體積混凝土澆筑裂縫成因

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摘要：近年來(lái)，水利水電建設(shè)工程逐漸增多，而大體積混凝土澆筑裂縫等諸如此類的問題也頻頻發(fā)生，對(duì)水利水電工程的質(zhì)量安全造成了嚴(yán)重影響。本文在介紹大體積混凝土澆筑裂縫危害的基礎(chǔ)上，對(duì)水利水電大體積混凝土澆筑裂縫的成因進(jìn)行了分析，并提出了防裂措施，希望能夠降低混凝土在澆筑過程中產(chǎn)生裂縫的概率，提高水利水電工程建設(shè)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水利水電；大體積混凝土；澆筑裂縫成因；防裂措施

引言

水利水電工程具備一次性和交叉性的施工特點(diǎn)，需要高度關(guān)注其基礎(chǔ)建設(shè)工程，主要包括地下施工和水下施工，所以存在一定的技術(shù)難度，地基一般是選用混凝土施工，只有保障地基建設(shè)的質(zhì)量，才能有效預(yù)防漏水問題。另外，在洪水時(shí)期水電站需要承擔(dān)一定的水壓，如果大體積混凝土一開始就產(chǎn)生了裂縫，將會(huì)嚴(yán)重阻礙后期的防洪工作，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。實(shí)際上混凝土非常容易產(chǎn)生裂縫，裂縫產(chǎn)生的概率一般會(huì)隨著混凝土體積的增大而增大，但在混凝土的澆筑過程中可以采取一些防裂措施來(lái)預(yù)防裂縫的出現(xiàn)。

1水利水電大體積混凝土澆筑裂縫的危害

裂縫問題在水利水電大體積混凝土澆筑過程中是十分常見的，其危害會(huì)嚴(yán)重到水利水電工程的整體質(zhì)量。①混凝土裂縫會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害，大大降低其使用壽命，影響混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；②大體積混凝土產(chǎn)生裂縫將增大鋼筋被腐蝕的幾率，嚴(yán)重影響鋼筋的滲透率、承受壓力以及使用壽命等，進(jìn)而影響整個(gè)水利工程的質(zhì)量，威脅到人們的生產(chǎn)生活安全，所以施工單位必須對(duì)大體積混凝土澆筑裂縫的成因進(jìn)行深入分析，并采取相應(yīng)的防裂措施；③如果大體積混凝土產(chǎn)生了細(xì)小裂縫，裂縫的大小和深度會(huì)隨著水的壓力增大而增大，最終破壞整個(gè)混凝土水利工程，雖然不能完成消除大體積混凝土的裂縫，但可以通過科學(xué)的防裂措施來(lái)降低危害。

2水利水電大體積混凝土澆筑裂縫的成因

2.1溫度應(yīng)力引起裂縫

產(chǎn)生溫度裂縫主要是由溫差導(dǎo)致的，溫差主要有三種：①在混凝土澆筑初期會(huì)出現(xiàn)大量的水化熱現(xiàn)象，因?yàn)榛炷潦菬岬牟涣紝?dǎo)體，再加上大體積混凝土的結(jié)構(gòu)斷面很厚，表面系數(shù)較小，這就導(dǎo)致水泥產(chǎn)生的熱量不容易散失，都聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部。一旦混凝土內(nèi)部的水化熱無(wú)法散發(fā)出去，會(huì)導(dǎo)致其越積越高，而混凝土表面的溫度就是當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度，這就導(dǎo)致了內(nèi)外溫差，如果內(nèi)外溫差在混凝土凝結(jié)初期所形成的拉應(yīng)力大于混凝土的抗壓強(qiáng)度，就會(huì)造成混凝土的裂縫問題；②混凝土的表面溫度在拆模之前或之后都會(huì)迅速降低，這也是產(chǎn)生裂縫的原因之一；③在混凝土內(nèi)部的溫度達(dá)到最高值后，熱量會(huì)逐漸散發(fā)進(jìn)而達(dá)到最低溫度，此時(shí)的溫度與最高溫度之間的差異值即為內(nèi)部溫差；上述情況所導(dǎo)致的溫差都是造成溫度裂縫的原因；而水化熱引起的混凝土內(nèi)外溫差是造成混凝土澆筑裂縫的主要成因。

2.2約束條件

受溫度的影響，大體積混凝土出現(xiàn)脹縮變形的現(xiàn)象是十分常見的，并因此受到的約束力的限制。若混凝土構(gòu)件受到的約束力大于其極限拉伸值，便會(huì)產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。若混凝土不受約束力的影響，也就不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，為了降低混凝土出現(xiàn)裂縫的概率，對(duì)約束條件進(jìn)行改善是十分關(guān)鍵的。大體積混凝土一般會(huì)受到內(nèi)部約束力和外部約束力的影響。大體積混凝土內(nèi)部的水化熱很難釋放，外部溫度下降較快，造成了比較大的內(nèi)外溫差。在內(nèi)外溫差的影響下，混凝土內(nèi)部體積膨脹，混凝土表面體積收縮，在內(nèi)部約束的作用下會(huì)產(chǎn)生一種拉應(yīng)力，這就是內(nèi)部約束力。外部約束力的產(chǎn)生原理如下：若需要在舊混凝土或基巖上澆筑混凝土，混凝土隨著溫度的下降而出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，但舊混凝土和基巖會(huì)對(duì)新澆混凝土產(chǎn)生約束作用，因此產(chǎn)生拉應(yīng)力，一旦拉應(yīng)力超過了新澆混凝土的極限值，則會(huì)產(chǎn)生裂縫，這就是引起混凝土貫穿型裂縫的成因。

2.3施工原材料的質(zhì)量問題

施工原材料的質(zhì)量也會(huì)造成大體積混凝土澆筑裂縫的重要成因之一。混凝土是一種按照一定比例將水泥、水以及添加劑混合而成的混合材料，當(dāng)水泥和水發(fā)生反應(yīng)時(shí)，它會(huì)釋放出一定量的熱量。當(dāng)外部環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，混凝土就非常容易出現(xiàn)裂縫，水泥與水發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量將直接作用于混凝土內(nèi)部，在內(nèi)外溫差的影響下，混凝土?xí)艿较蛲獾睦瓚?yīng)力和向內(nèi)的壓應(yīng)力這兩種力的影響，在這兩種力的雙重作用下，混凝土便極其容易出現(xiàn)裂縫問題。

2.4養(yǎng)護(hù)工作不到位

水利水電工程的維修養(yǎng)護(hù)工作也是至關(guān)重要的，進(jìn)行定期的養(yǎng)護(hù)除了可以延長(zhǎng)水利水電工程的使用年限之外，還可以在一定程度上預(yù)防大體積混凝土澆筑裂縫問題，若水利水電工程養(yǎng)護(hù)不到位，也有可能導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。完成混凝土澆筑工作后，混凝土?xí)不⑨尫糯罅康乃療?，在水化熱的過程中，混凝土表面的水分會(huì)直接蒸發(fā)掉并使混凝土表面發(fā)生變形，如果沒有采取灑水或遮蓋等養(yǎng)護(hù)措施，則會(huì)在后續(xù)使用過程中引起混凝土裂縫問題。

3水利水電大體積混凝土澆筑防裂措施

3.1合理控制溫度應(yīng)力

在大體積混凝土澆筑的設(shè)計(jì)階段，需要對(duì)溫度應(yīng)力進(jìn)行考慮、對(duì)荷共同作用進(jìn)行設(shè)計(jì)，仿真分析混凝土結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)，對(duì)最高溫度和最大溫差處進(jìn)行確定，并驗(yàn)算收縮力與溫度應(yīng)力。確定恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式并進(jìn)行分縫分塊，結(jié)構(gòu)形式會(huì)直接影響到溫度應(yīng)力和裂縫是否產(chǎn)生，所以在對(duì)大體積混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)這種影響引起重視。另外，應(yīng)當(dāng)在結(jié)構(gòu)形式上盡可能避免或減緩溫度應(yīng)力集中，可以增配構(gòu)造鋼筋，利用構(gòu)造鋼筋來(lái)控制混凝土裂縫，同時(shí)盡量選擇直徑小、間距小的鋼筋。

3.2提高混凝土的抗拉強(qiáng)度

混凝土需要使用多種原材料，比如石頭和砂礫，使用這些原材料可能會(huì)降低混凝土的抗拉強(qiáng)度并造成混凝土的收縮。在對(duì)混凝土進(jìn)行振搗時(shí)，必須嚴(yán)格控制這些原材料的用量，保證這些材料不會(huì)影響混凝土的抗拉性能；在混凝土澆筑過程中使用采用二次投料法，對(duì)混凝土表面的水和下部的砂漿進(jìn)行及時(shí)處理，加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)管理，從而提高混凝土的抗拉強(qiáng)度；為了提高混凝土的內(nèi)部應(yīng)力分布，可以在混凝土表層或內(nèi)層中適當(dāng)?shù)胤胖门浣睿行Ы档土芽p問題的出現(xiàn)。

3.3提高混凝土澆筑質(zhì)量

根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求，選擇合理的原材料，對(duì)混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化，從而降低混凝土的絕熱溫升，提高抗拉強(qiáng)度，增大極限拉伸變形能力，降低線膨脹系數(shù)。在澆筑混凝土?xí)r，可以采用分層或推移式連續(xù)澆筑方式。為了對(duì)體積較大的混凝土的內(nèi)外溫差進(jìn)行降低，在混凝土澆筑過程中一般會(huì)使用分塊澆筑的方式。在混凝土進(jìn)行拌制、運(yùn)輸時(shí)，必須滿足連續(xù)澆筑施工的要求，并實(shí)現(xiàn)混凝土出罐溫度的最小化。完成混凝土澆筑的工作后，應(yīng)根據(jù)溫控技術(shù)措施的要求對(duì)混凝土進(jìn)行保溫和養(yǎng)護(hù)。二次振搗技術(shù)用于提高混凝土的強(qiáng)度并改善抗裂性能。在混凝土澆筑完成即將凝固時(shí)，在合適的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行二次振搗能夠提高混凝土的密實(shí)程度，并降低內(nèi)部出現(xiàn)微裂縫的情況。另外還要加強(qiáng)施工管理，以保證混凝土的質(zhì)量，在確?；炷翉?qiáng)度均勻的基礎(chǔ)上加強(qiáng)對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)。

3.4加強(qiáng)水利水電工程的后期養(yǎng)護(hù)工作

如果想預(yù)防大體積混凝土澆筑裂縫問題，則需要加強(qiáng)對(duì)水利水電工程的后期養(yǎng)護(hù)。為了順利開展養(yǎng)護(hù)工作，水利工程管理人員首先要選擇專門的養(yǎng)護(hù)人員，對(duì)水利水電工程進(jìn)行定期的檢修維護(hù)。在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理時(shí)，相關(guān)養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)在混凝土的表面定期涂抹特制的水泥，這種特制水泥除了能夠有效預(yù)防裂縫的產(chǎn)生，還可以填充修補(bǔ)已產(chǎn)生的混凝土裂縫。另外，定期勘測(cè)混凝土的情況也是養(yǎng)護(hù)管理的主要工作，確?；炷恋目箟耗芰υ诤侠矸秶鷥?nèi)，如果在勘察過程中發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)當(dāng)及時(shí)報(bào)告。如果工作人員在維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)由混凝土不均勻所造成的基礎(chǔ)沉降問題，有必要考慮混凝土的荷載是否合理并加以改進(jìn)。為確保維護(hù)工作能夠長(zhǎng)期進(jìn)行，水利工程管理人員還應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)督工作，落實(shí)各崗位工作人員的責(zé)任，并做好記錄，一旦某項(xiàng)工作出現(xiàn)問題，就可以直接追究各部門、個(gè)人的責(zé)任。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水利水電工程對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)發(fā)展以及人們的生產(chǎn)生活發(fā)揮著重要的作用。大體積混凝土澆筑施工是水利水電工程最為主要的施工工藝，提高大體積混凝土澆筑技術(shù)、嚴(yán)格控制混凝土澆筑質(zhì)量，對(duì)提高水利水電工程建設(shè)質(zhì)量、延長(zhǎng)水利工程的使用壽命有著十分重要的意義。而在大體積混凝土澆筑過程中，裂縫問題是最主要的問題，關(guān)系到水利水電工程的整體質(zhì)量，只有不斷提高大體積混凝土澆筑施工工藝，才能保障水利工程的建設(shè)質(zhì)量，充分發(fā)揮水利水電工程的作用。

參考文獻(xiàn)

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[2]徐文彬.水利工程大體積混凝土溫控防裂措施探究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（19）：3129.

作者：王用文 單位：常德順安建設(shè)有限公司