李加順 劉 麗

（云南省水利水電科學(xué)研究院，云南 昆明 650228）

1 引言

近年來，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水利工程也隨之蓬勃發(fā)展，取得了顯著成績(jī)，受到人們廣泛關(guān)注。水利工程在迎來新機(jī)遇的同時(shí)，也面臨著一系列挑戰(zhàn)，要在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地，必須加強(qiáng)對(duì)水利工程建設(shè)的管理，尤其要重視水利工程混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，以提高水利工程混凝土性能，滿足整個(gè)工程的實(shí)際需求，為人們的生產(chǎn)生活帶來更多便利。

2 水利工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫形成的影響因素

2.1 溫度影響

在進(jìn)行混凝土施工時(shí)，水泥會(huì)產(chǎn)生一定的水化熱，內(nèi)部溫度會(huì)隨之上升，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，后期降溫時(shí)又會(huì)受混凝土內(nèi)部約束，如若混凝土抗裂能力或抗變形能力不足，便會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。

2.2 濕度影響

一般情況下，大部分混凝土內(nèi)部濕度不會(huì)發(fā)生過大變化，但混凝土表面濕度受外界影響會(huì)發(fā)生較大變化，如若在后期養(yǎng)護(hù)工作中未采取有效保濕措施，容易致使混凝土表面發(fā)生干縮變形，出現(xiàn)裂縫。

2.3 混凝土自身性能影響

混凝土屬于脆性材料，在進(jìn)行配制和拌和時(shí)，需根據(jù)水利工程施工要求進(jìn)行科學(xué)配比，找到最佳的配合比方案。如若無法合理搭配原材料，會(huì)致使混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象，各部位強(qiáng)度不同，容易產(chǎn)生裂縫。

2.4 施工影響

（1）在進(jìn)行混凝土施工時(shí)，如若不能有效把控好每一個(gè)施工環(huán)節(jié)，便會(huì)影響混凝土質(zhì)量。如在澆筑和振搗混凝土?xí)r，振搗速度過快，或是振搗不到位，都會(huì)影響混凝土的密實(shí)性，致使其出現(xiàn)裂縫。

（2）在進(jìn)行混凝土抹面處理時(shí)，沒能達(dá)到規(guī)定要求，容易造成混凝土裂縫。

（3）忽視混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)，也會(huì)影響混凝土質(zhì)量。

3 現(xiàn)階段水利工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的類型

3.1 干縮裂縫

在水利工程混凝土施工中，容易出現(xiàn)干縮裂縫。這種裂縫通常出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)階段，常見于養(yǎng)護(hù)兩周后。當(dāng)混凝土受外界環(huán)境影響后，表面水分迅速流失，導(dǎo)致混凝土變形；當(dāng)混凝土內(nèi)部濕度未發(fā)生較大變化時(shí)，其變形程度較小?；炷帘砻娉霈F(xiàn)干縮變形后，受內(nèi)部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而形成干縮裂縫。干縮裂縫的寬度一般在0.05～0.2mm之間，呈現(xiàn)網(wǎng)狀或平行線狀，深度較淺。其危害有：容易導(dǎo)致滲水、腐蝕混凝土內(nèi)部鋼筋、降低混凝土的承載能力、難以保障混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性?；炷粮煽s程度受諸多因素影響，如水泥含量、水灰比、集料和外加劑用量等，需從多方面加以把控和預(yù)防。

3.2 塑性收縮裂縫

在混凝土澆筑施工后，如若混凝土凝結(jié)前表面水分未得到有效控制，出現(xiàn)迅速失水狀況，則會(huì)引發(fā)塑性收縮裂縫。塑性收縮裂縫的形成和混凝土施工階段的氣候環(huán)境有一定關(guān)系，混凝土施工中遇到大風(fēng)、干熱天氣時(shí)，容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫，一般呈現(xiàn)中間較寬、兩端較細(xì)的狀況。塑性收縮裂縫的長(zhǎng)度在20～30cm左右，較長(zhǎng)的裂縫可達(dá)到2～3m，寬度基本在1～5mm范圍內(nèi)。導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)塑性收縮裂縫主要原因是在混凝土澆筑階段，終凝時(shí)強(qiáng)度未達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)高溫、大風(fēng)等天氣，致使混凝土表面水分快速蒸發(fā)，混凝土中的毛細(xì)管呈現(xiàn)較大壓力，體積發(fā)生收縮，混凝土強(qiáng)度難以抵抗這種收縮力，從而開裂。除此之外，也和混凝土水灰比、凝結(jié)時(shí)間、相對(duì)濕度等因素有關(guān)。

3.3 沉陷裂縫

沉陷裂縫是水利工程混凝土施工中常見的一種裂縫類型，主要原因在于混凝土結(jié)構(gòu)地基強(qiáng)度和硬度不符合施工要求，土質(zhì)松軟、填土?xí)r沒有壓實(shí)、存在浸水狀況等，這些都會(huì)致使地基結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，出現(xiàn)不均勻沉降。而且如若模板剛度不達(dá)標(biāo)，或是模板支撐之間的距離超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，同樣也會(huì)出現(xiàn)沉陷裂縫，常見于冬季。沉陷裂縫屬于貫穿性裂縫，沉陷情況影響裂縫走向和寬度。沉陷裂縫不會(huì)受溫度變化影響，只要地基趨于平穩(wěn)，沉陷裂縫也會(huì)穩(wěn)定。

3.4 溫度裂縫

溫度裂縫的形成是因?yàn)榛炷羶?nèi)部溫度和外部溫度相差過大，水化熱過高。尤其是在混凝土體積較大時(shí)，其內(nèi)部會(huì)存留較多水化熱，并不容易散發(fā)，以至于混凝土內(nèi)部溫度迅速升高，而混凝土表面散熱速度也非?？?，外部溫度快速下降，導(dǎo)致內(nèi)外溫差較大，致使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。如若混凝土的抗拉強(qiáng)度無法承受拉應(yīng)力，便會(huì)形成裂縫。

4 水利工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的有效防治措施

4.1 加強(qiáng)材料控制，提高混凝土抗裂性

在水利工程混凝土施工過程中，混凝土的結(jié)構(gòu)性能受原材料質(zhì)量影響較大。為防止水利工程混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，必須加強(qiáng)對(duì)混凝土材料質(zhì)量的管理，盡量減少混凝土水化熱現(xiàn)象。在拌制混凝土?xí)r，應(yīng)當(dāng)選擇適宜的水泥材料，如使用低熱型的礦渣硅酸鹽水泥，同時(shí)，還應(yīng)合理控制水泥用量，可先通過試驗(yàn)獲取適宜的配比方案，嚴(yán)格按照相關(guān)配比要求進(jìn)行拌制，水泥量一般情況下不可超過450kg/m3。此外，水的含量也應(yīng)當(dāng)加以控制，降低水化熱，減少混凝土拉應(yīng)力。可將活性混合料摻入到混凝土中，有效把控混凝土的最高溫度值，不可超出規(guī)定范圍，確保混凝土性能達(dá)標(biāo)。根據(jù)實(shí)際情況來選擇是否添加減水劑或是粉煤灰，提高混凝土結(jié)構(gòu)。在選擇砂料時(shí)，要控制其細(xì)度，而且含泥量不可超過1%，碎石針片狀應(yīng)低于10%。

還應(yīng)不斷提升混凝土的抗裂能力，嚴(yán)格把控混凝土拌制的每一個(gè)環(huán)節(jié)，在減少水化熱的同時(shí)，控制骨料的雜質(zhì)含量，一般要將含砂率控制在40%左右，常見材料有花崗巖、石灰?guī)r等。如需使用速凝劑，需要根據(jù)施工實(shí)際情況，選擇適宜的型號(hào)，避免混凝土收縮量的增加。

4.2 科學(xué)設(shè)計(jì)混凝土配合比，穩(wěn)定混凝土結(jié)構(gòu)

（1）科學(xué)設(shè)計(jì)配合比。通過試拌確定最終配合比方案。

（2）控制水膠比。增加適量粉煤灰，選擇二級(jí)配粗骨料，以確?；炷列阅苓_(dá)標(biāo)，使之具有較好的抗腐蝕能力，避免出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。

（3）嚴(yán)格把控水泥溫度。在拌制時(shí)，防止其迅速升溫，出現(xiàn)裂縫。

（4）設(shè)置鋼筋層。根據(jù)施工要求確定鋼筋層厚度，降低結(jié)構(gòu)約束力，從而規(guī)避裂縫病害。

（5）避免不均勻沉降。嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定來執(zhí)行作業(yè)，不可忽視每一個(gè)細(xì)節(jié)，還需要有效改良混凝土構(gòu)造，將重量控制在適宜范圍內(nèi)，增強(qiáng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同時(shí)，提升混凝土外部性能。

4.3 優(yōu)化施工工藝，管理施工過程

4.3.1 施工工藝的優(yōu)化

為防止水利工程混凝土出現(xiàn)裂縫，應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)施工方式，不斷優(yōu)化施工工藝，規(guī)范混凝土施工流程，嚴(yán)格落實(shí)相關(guān)規(guī)章制度，保障水利工程混凝土施工質(zhì)量。可充分利用分塊施工法，包括橫縫分塊、斜縫分塊和豎縫分塊。

此施工工藝順利實(shí)施的前提在于科學(xué)制備混凝土，確?；炷涟柚瀑|(zhì)量達(dá)標(biāo)，開展高效的混凝土澆筑作業(yè)，有效把控混凝土體積。實(shí)施混凝土澆筑作業(yè)時(shí)，中間相隔時(shí)間不可超出規(guī)定范圍，而且要及時(shí)進(jìn)行散熱處理，避免下層混凝土溫度過高。

若采用斜層澆筑方式，應(yīng)控制澆筑層的厚度，無論是過厚還是過淺，都會(huì)影響混凝土澆筑施工質(zhì)量。

若水利工程施工所在區(qū)域的河道較長(zhǎng)，可以選擇分塊間隔澆筑法。這種方式有利于控制混凝土收縮性能，避免其出現(xiàn)干縮型裂縫。

4.3.2 加強(qiáng)施工過程管理

加強(qiáng)對(duì)水利工程混凝土施工過程的管理，實(shí)施全面、全過程管理措施。

①在實(shí)施混凝土澆筑作業(yè)前，需要先關(guān)注近期天氣狀況，一般來說要盡量避免在高溫或是溫度驟降的天氣進(jìn)行澆筑作業(yè)，如若無法規(guī)避天氣因素，出現(xiàn)暴曬、多風(fēng)等狀況，應(yīng)做好相應(yīng)防范措施，適時(shí)遮擋，將溫度控制在適宜范圍內(nèi)。

②為避免混凝土施工中出現(xiàn)沉縮裂縫，可以實(shí)施二次振搗法，在混凝土初步凝結(jié)后再對(duì)其進(jìn)行二次振搗，使之液化，減少粗骨料中的水膜，以免存在過多的收縮量，影響混凝土質(zhì)量。另外，泵送混凝土一定要實(shí)施二次振搗，如此才能保證施工質(zhì)量。

③為避免混凝土出現(xiàn)塑性收縮裂縫，需開展大面積的抹光施工，充分利用機(jī)械收光機(jī)進(jìn)行作業(yè)，使混凝土保持平整，增強(qiáng)混凝土的表面強(qiáng)度，終凝之前還需要人工二次抹光。

4.4 加強(qiáng)溫度控制，做好養(yǎng)護(hù)工作

為提高水利工程混凝土施工質(zhì)量，防止裂縫的出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)溫度控制工作，具體需做到以下幾點(diǎn)。

（1）要控制混凝土的發(fā)熱量，科學(xué)配制配合比。可采用普通硅酸鹽水泥，如若條件允許也可使用低熱硅酸鹽水泥，此種水泥有一定的微膨脹效果，能降低水泥的溫度，減少水化熱。

（2）合理把控水泥原材料的含量。在設(shè)計(jì)階段，需要以滿足施工要求為前提，優(yōu)化施工方案，選擇適宜的骨料級(jí)配，并利用外加劑提升混凝土強(qiáng)度。

（3）控制出料口溫度。春季和秋季是開展混凝土澆筑施工的最佳季節(jié)，夏季應(yīng)在晚上進(jìn)行混凝土澆筑施工，規(guī)避溫度較高的時(shí)間段。在拌和混凝土?xí)r，可適當(dāng)增添冰水進(jìn)行降溫，需預(yù)冷處理骨料，可搭建涼棚，應(yīng)用地下水拌和。通常來說，春季或夏季施工，混凝土澆筑溫度不可超過20℃；秋季或冬季施工，溫度必須達(dá)到15℃以上。

（4）重視混凝土散熱工作。將水管預(yù)埋于混凝土內(nèi)部，利用循環(huán)冷水達(dá)到降溫目的，避免混凝土內(nèi)外溫差過大，產(chǎn)生溫度裂縫。

（5）做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作?；炷琉B(yǎng)護(hù)作業(yè)一般開始于混凝土澆筑施工工序后，有效的混凝土養(yǎng)護(hù)工作能防止混凝土出現(xiàn)裂縫，強(qiáng)化混凝土強(qiáng)度。要根據(jù)施工要求和混凝土表面強(qiáng)度的實(shí)際情況，制定適宜的混凝土養(yǎng)護(hù)方案。通常養(yǎng)護(hù)時(shí)間不可低于28d。如果采用的是低塑性混凝土，除了灑水保持混凝土表面濕潤(rùn)性之外，還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行保濕處理，需要注意的是，混凝土澆筑施工2h之后，就必須進(jìn)行灑水處理。如遇到高溫或大風(fēng)天氣，則要遮擋混凝土，以免因?yàn)檎舭l(fā)而產(chǎn)生裂縫?？刹扇「采w保養(yǎng)的方式來做好隔熱、保溫工作，保障混凝土強(qiáng)度。

4.5 實(shí)施有效的混凝土裂縫處理技術(shù)

若水利工程混凝土已經(jīng)出現(xiàn)裂縫，應(yīng)實(shí)施有效的混凝土裂縫處理技術(shù)，防止裂縫面積越來越大，影響混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。常見的處理技術(shù)有以下幾種，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

（1）表面處理法。如果沒有漏水，未深入到鋼筋表面的裂縫，可以通過表面涂抹法進(jìn)行處理；如大面積漏水或是出現(xiàn)蜂窩麻面狀況的裂縫，則需要進(jìn)行表面貼補(bǔ)處理，以做好防滲工作。

（2）填充法。一般適用于具有一定寬度的裂縫，這種方式是直接往裂縫中填充修補(bǔ)材料，施工簡(jiǎn)便，花費(fèi)的修補(bǔ)成本也較低。若裂縫寬度小于0.3mm、較淺或存在填充物，應(yīng)開V形槽后再填充，效果會(huì)更好。

（3）灌漿法。灌漿法的適用范圍較廣，無論是小裂縫，還是較大的裂縫，都可以通過這種方式進(jìn)行修復(fù)，而且可以取得不錯(cuò)的修復(fù)效果。主要是通過壓送設(shè)備將補(bǔ)縫漿灌入裂縫中，使之形成閉塞。

5 結(jié)語

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)水利工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的研究，改進(jìn)傳統(tǒng)水利工程混凝土施工方式，可以規(guī)避水利工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)，保障水利工程混凝土質(zhì)量，改善混凝土性能，從而推動(dòng)水利工程的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)水利工程經(jīng)濟(jì)效益最大化，提高其安全性。