水利工程建设中混凝土施工裂缝防治探析

水利工程建设中混凝土施工裂缝防治探析摘要：当前时期下，我国的经济迅速发展与增长，水利工程建设也是如同雨后春笋不断兴起。然而，在实际的水利工程施工过程中却存在着各种各样的问题，严重地制约了水利工程的快速发展，在这些问题之中，裂缝是水利建筑物混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低水利建筑物的抗渗能力，影响水利建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，低材料的耐久性，影响水利建筑物的承载能力。关键词：水利工程；混凝土；裂缝；防治对策引言水利工程施工中导致混凝土裂缝现象产生的原因具有一定的复杂性，同时，严重的危害到了水利项目中的诸多结构。无论从安全的角度出发，还是从经济等的角度出发，有效控制水利工程施工中混凝土裂缝的发生是至关重要的。所以，施工过程中，应及时找出造成混凝土裂缝产生的原因，制定有效的措施加以控制。一、水利工程建设中混凝土施工裂缝防治的特点水利工程混凝土结构除了要满足强度要求外，还应根据混凝土结构不同部位的功能需求进行抗渗、抗裂、抗冻及耐久性设计。通常水利工程项目的规模都很大，其各部位对混凝土的要求也不同，还应特别注意大体积和大面积混凝土工程的裂缝及冻害问题。混凝土结构作为工程的主体，其混凝土施工贯穿于整个工程项目的始终，而且常常与其他工程发生交叉作业，施工周期较长。水利工程施工需要考虑所在地的气温、降雨、抗洪度汛以及灌溉和用水等多方面的要求，通常不能连续均衡施工。二、混凝土裂缝产生的危害迄今为止，在设计时几乎所有的混凝土都允许一定范围内开裂，但问题的关键在于一旦出现裂缝，在各种外力的作用下，可能会造成结构设计允许开裂的裂缝进一步扩张和蔓延。一般水工混凝土结构构件中，裂缝宽度不大于0.05mm的那部分，对使用没多大危害，可允许其存在。但大于0.05mm的裂缝，终究会影响结构物的耐久性，并且有些裂缝在使用荷载或外界物理化学因素的作用下，不断扩展，不但影响混凝土表面的美观减小钢筋的混凝土保护层厚度而且易引发混凝土面层剥落加速钢筋的锈蚀降低混凝土的抗冻性及耐久性严重时甚至发生垮塌事故。三、水利施工中混凝土裂缝产生的类型1、干缩裂缝水利工程混凝土养护结束之后的半个月内容易出现失水干缩裂缝问题，因为混凝土很容易受到外部自然条件的限制，建筑表面干缩变形受到内部约束力较大，进而产生一定压力，导致干缩裂缝的产生。干缩裂缝的多是网状或者平行线状形式的浅细裂缝，干缩裂缝的宽度大约在0.05-0.2mm，较薄的梁板中大部分都是沿着其短向状态分布的。干缩裂缝产生之后，往往会降低水利工程混凝土材料的抗渗性能，使得混凝土建筑的耐久性和承载能力受到影响。混凝土干缩裂缝的大小和混凝土的水灰比、混凝土材料的质量、泥沙比等因素有很大的关系。2、混凝土表层裂缝首先，塑性收缩；由于水泥混凝土施工中出现了颗粒不均匀的现象，粗骨料下沉，水分上浮，最终使得表面形成了泌水现象，造成了水泥混凝土表面含有大量的水分，使得表面张力变得更大，并且由于固体颗粒之间产生了毛细管张力，使得颗粒整体结合到了一起，当混凝土表面还没有真正的硬化时，没有足够的力量来抵御这些张力。因此，其表面就会产生裂缝。其次，温度引起裂缝；水利工程出现裂缝的主要因素是因为混凝土所使用的原材料严重的受到了外界因素的影响而至。混凝土在硬化期间，其水泥会在一定程度上与水化合放出大量的热，内部温度会逐渐的上升，并且还会产生膨胀，而其外部会因为热度降低而产生了收缩，从而在混凝土表面形成了拉应力，但如果这些拉应力比混凝土的抗裂能力大，那么，水利工程表面就会发生裂缝。另外，干燥裂缝；这种现象是在水利工程养护完毕之后，经过一段时间的使用而出现裂缝；这种裂缝是朝着一个方向蔓延，呈细状。这种现象的发生主要是因为施工后期养护不当而引起的裂缝。同时，混凝土结构的耐久性与强度也会因为混凝土表面养护不当而受到影响。3、沉陷裂缝混凝土沉陷裂缝的形成，主要是因为工程结构地基的土质不均匀、土质松软、回填土不压实以及土体浸水造成的，使得支撑混凝土的土体下沉，模板的刚度不足以支撑混凝土重量等导致沉陷裂缝的产生。特别是在冬季的时候，由于模板是固定在建筑的冻土层上，当天气转暖之后冻土层得以解冻之后便会产生不均匀的下沉，导致混凝土沉降裂缝的产生。沉降裂缝的表现形式多是贯穿性或者深进形式，沉陷裂缝的走向大多数和沉陷的程度有关，较小的裂缝与地面垂直，较大的沉陷裂缝则产生了一定程度的错位，沉陷裂缝的宽度很大一部分原因和沉降量成相关正比。温度对于沉陷裂缝产生的影响比较小。在地基变形稳定下来以后，沉陷裂缝发展也开始变得稳定。4、温差裂缝温差裂缝是由于混凝土内部和外部之问产生温差所引起的，温差产生的原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。温差裂缝主要有三种情况：4.1水工混凝土在施工初期，产生大量的水化热，内外的温差使其产生裂缝。4.2混凝土拆模前后，混凝土表面的温度会急速下降，裂缝产生。4.3由于混凝土内部温度到达极限，但是热量散发慢，而产生温差裂缝。施工中的大体积混凝土，主要是由于温差产生裂缝，诸如水工大坝、分洪闸、拦河坝等体积水工混凝土更易发生此类裂缝。5、施工裂缝水利工程混凝土的结构在制作以及运输的过程中，因为多种原因产生了各个方向的裂缝。导致施工裂缝产生的原因主要有：模板在进行浇筑之前没有浇透水、隔离剂没有发挥作用、模板吸水膨胀、支撑位置不当等等，都能引起施工裂缝的产生。6、施工的原因水利工程施工方面的原因主要体现在以下几个方面：第一，由于基层施工的质量问题引起的裂缝；如果基层标高没有掌握好，顶面距离高出了事先设计的距离要求，不仅会使得面层厚度不达标，而且还会导致混凝土板的厚度不够均匀，从而造成了面层与基层之间的摩阻力大大提高，而当摩阻力超出了混凝土板的抗拉应力时，其就会有裂缝问题存在。第二，混凝土施工过程中，基层干燥，混凝土中含有的水分就会在瞬间被基层吸收掉，产生了大面积的收缩现象，导致出现宽且深的裂缝。第三，天气因素；如果在高温季节施工，水泥水化的现象就会加快，内部水化合过程中放出的热量散开的不够及时就会发生温度裂缝现象，并且，由于水分的蒸发速度较快，会使得混凝土在瞬间变得干燥，进而收缩，这样也容易出现裂缝。第四，养护不够及时、充分也会使得混凝土板内部的水分含量降低，从而出现干缩裂缝现象，并且，如果过早的开放交通，混凝土的强度就会与设计中的强度要求不符，那么，混凝土面板就会发生开裂。四、水利工程建设中混凝土施工裂缝的防治措施1、设计上把握好主要环节要注意易开裂部位，如深基与浅基、高低跨处等，应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因引起的薄弱环节，在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变且浇筑方便的条件下，钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。2、选择科学合理的施工方案施工方案与预防、控制裂缝有很大的关系，施工方案主要应确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割，最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外，分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意。一般来说，应尽量留在变截面处，或远离受拉钢筋部位而设在混凝土受压区，浇筑时间应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的时间。如果必须在夏季施工，则应采取材料降温措施来控制混凝土入模温度。3、控制好施工质量由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在95%以上。在施工阶段要注意以下几个问题：首先要选择合适的配合比；其次钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固，以免施工中变形；第三是浇筑、振捣操作合理。4、科学养护养护关键是设法使混凝土温度级慢慢下降到接近外界气温，缩小降温过程中的温差。5、控制原材料的掺入量设计配合比和实验室配合比均是一种固定条件下的静态配合比，而施工则可能随时受到各种条件变化的影响，因此，在实际确定施工配合比时，应根据当时的具体情况适当调整各种原材料以及外加剂的实际掺入量。6、控制好温度应力分布温度应力分布的形成过程可分为3个阶段：首先，早期分布：自浇筑混凝土开始到水泥放热基本结束，一般约30d。这个阶段有两个特征：一是水泥放出大量的水化热；二是混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。其次，中期应力：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到温度稳定时止。这个时期的温度应力主要由混凝土冷却及外界气温变化引起，这些应力与早期形成的残余应力迭加，期间混凝土弹性模量变化不大。最后，晚期应力：混凝土完全冷却后的运转时期。温度应力主要由外界气温变化引起，这些应力与前两种残余应力迭加。7、做好地基处理为防止地基沉降变形，导致混凝土裂缝，可从以下几个方面入手：首先，加大建筑物的整体刚度。其次，合理设置沉降，控制沉降裂缝。再次，妥善处理地基是防止出现沉降裂缝的关键。最后，对基础产生的不均匀沉降可能引起混凝土裂缝的薄弱部位，应加强构造措施，防止开裂。8、严格控制施工质量施工质量是诸多问题发生的根本原因，任何一个小的质量问题，都可能导致较大的工程隐患，因此，严把施工质量关是避免混凝土裂缝等各种问题的关键。9、做好后期养护工作首先，应制定关于混凝土水利工程日常养护措施；要想使混凝土不遭到各种因素的破坏，我们应在实际工作中总结经验，制定有效的混凝土养护措施，以提高其使用寿命；在冬季及雨季来临之前必须做一次充分的补缝工作。其次，板底压浆；混凝土如果出现了脱空的情况，必须在第一时间内采取压浆处理方法。10、加强监督管理为了保证水利施工过程中的混凝土施工质量，施工单位应该建立自身的监督管理部门，严格管理混凝土施工。与此同时需要提高管理人员的素质水平，保证其可以及时发现施工过程中的问题，避免混凝土裂缝的产生。另外，随着新工艺、新材料的不断出现，水利工程施工对施工人员的素质要求也越来越高，相关人员在进行施工之前，需要对施工人员进行相关培训，确保施工人员都是持证上岗，并且优先聘用有丰富经验和良好社会信誉的施工队进行施工。我国的水利事业正不断发展，水利施工过程中的混凝土裂缝现象成为阻碍水利事业正常发展的重要因素，影响了水利施工的经济利益和社会效益。为此，针对目前国内普遍存在的对水利工程混凝土裂缝现象，在水利施工建设的过程中相关工作部门一定要加强水利施工混凝土裂缝的控制管理工作，加强对混凝土制作薄弱环节的监督管理，逐渐提高混凝土的制作工艺，尽量避免混凝土裂缝的产生，提高水利工程建筑物的整体质量。11、避免混凝土地基的不均匀沉降要有效控制混凝土裂缝的产生，还要采取有效措施，有效避免混凝土地基的不均匀沉降。为了避免混凝土地基的不均匀沉降，常用的解决方法是减少结构重量，优化各类建筑材料，合理安排施工工序。如果只是简单地减轻结构重量，只会使稳定性减弱，加重不均匀沉降。在工程实践中，应该把抵抗不均匀沉降作为主要的防护措施。结束语裂缝是水利工程施工中最常见的缺陷之一，工程统计表明大多数混凝土建筑物都存在不同程度的裂缝。裂缝既影响建筑物的美观，也破坏了建筑物的完整性，从而影响水利工程建筑物的安全运行，造成渗水、漏水、降低水利工程建筑物的稳定安全系数等。虽然多数表面裂缝危害程度较小，但也存在着危害性很大的深层裂缝和贯穿裂缝，而且原来危害较小的表面裂缝会因外界条件的变化可能发展成为严重的深层或贯穿裂缝，因此，必须认真对待每一条已被发现的裂缝，科学地提出裂缝的控制和处理措施，减少裂缝的危害，以保障水利工程建筑物安全运行和发挥其应有的工程