劉愛(ài)華

(山東省菏澤市東明縣水務(wù)局，山東 菏澤 274500)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為了滿足生活生產(chǎn)用水的需求，大型水利工程不斷增多。于此同時(shí)，水利工程中混凝土裂縫的出現(xiàn)也引起了較多的關(guān)注?；炷两Y(jié)構(gòu)是水利工程中的常用結(jié)構(gòu)之一，但是由于水利工程和混凝土結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)，導(dǎo)致混凝土裂縫頻繁發(fā)生[1]。水利工程混凝土裂縫的發(fā)生主要分為兩種原因，一種是由于水利工程中部分部位的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土材料的負(fù)荷量，從而導(dǎo)致荷載裂縫的發(fā)生；另一種則是由于不同環(huán)境下水利工程中的混凝土收縮變形形成的非荷載裂縫，多由于溫度變化、鋼筋腐蝕引起。混凝土裂縫的發(fā)生會(huì)進(jìn)一步影響水利工程的正常功能以及整體工程的安全性，縮短其使用壽命，也會(huì)造成周圍居民的恐慌[2]。因此需要進(jìn)一步分析水利工程混凝土裂縫形成原因，采取有效的干預(yù)措施，確保水利工程的建設(shè)質(zhì)量，確保工程的安全性。

1 水利工程混凝土裂縫的影響

混凝土結(jié)構(gòu)是水利工程中的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)之一，但是由于水利工程的特征以及混凝土自身抗拉強(qiáng)度低的特點(diǎn)，導(dǎo)致混凝土裂縫成為水利工程中普遍存在的而一種現(xiàn)象?；炷亮芽p發(fā)生的主要原因與以下因素有關(guān)：①材料因素：水灰比不合理、骨料不合格、添加劑的使用量過(guò)多等；②施工因素：混凝土制備不規(guī)范、混凝土澆筑不合理、混凝土養(yǎng)護(hù)不完善等；③環(huán)境因素：濕度低會(huì)影響混凝土的凝固速度，同時(shí)溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致混凝土收縮，從而產(chǎn)生裂縫[3]?；炷亮芽p的產(chǎn)生雖然暫時(shí)不會(huì)影響整體水利工程的安全性，但是會(huì)造成外觀的損壞，還會(huì)加速鋼筋腐蝕，破壞水利工程整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，并且從水利工程長(zhǎng)期使用的要求來(lái)看，還會(huì)影響其使用壽命。因此隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為了確保水利工程的建設(shè)質(zhì)量，需要進(jìn)一步分析混凝土裂縫產(chǎn)生原因，并采取有效的防控措施，為后續(xù)工程施工提供有效指導(dǎo)[4]。

2 水利工程混凝土裂縫產(chǎn)生的相關(guān)因素

2.1 材料因素

水泥作為混凝土施工的主要材料，品種多且性能各異。其主要是使用水泥熟料以及各種添加材料混合制成的，不同類型水泥的收縮程度與成分含量有密切的相關(guān)性，例如C3A含量高的混凝土收縮率更高；水泥熟料中的MgO可以補(bǔ)償混凝土冷卻硬化過(guò)程中的體積收縮，降低混凝土裂縫的發(fā)生率[5]?；旌喜牧弦矔?huì)對(duì)混凝土裂縫的產(chǎn)生造成影響，例如由于粉煤灰比表面積小，混凝土的收縮率會(huì)隨著粉煤灰含量的變化而變化，因此在實(shí)際施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制混合材料的比重，從而預(yù)防混凝土裂縫的出現(xiàn)。混凝土中的骨料也會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生影響，混凝土骨料的增加，彈性會(huì)減小，但是當(dāng)骨料中黏土比重的升高，其彈性會(huì)增加?；炷恋呐浔葧?huì)對(duì)其收縮率造成影響，例如水泥用量、加水量、砂率、水灰比等參數(shù)，在相同加水量的前提下，混凝土收縮率會(huì)隨著水泥添加量降低而降低，但是幅度相對(duì)較?。辉谙嗤冶鹊那疤嵯?，混凝土收縮率會(huì)隨著砂率的升高而降低。此外，混凝土的各種添加劑也會(huì)影響其收縮率，例如減水劑可以提高混凝土施工效率[6]。

2.2 施工因素

混凝土的制作與澆筑不當(dāng)，也會(huì)影響混凝土的使用性能。例如部分混凝土為了方便泵送，水灰比不當(dāng)，導(dǎo)致其性能降低；制備中的拌合操作不合理，會(huì)導(dǎo)致添加劑的浪費(fèi)，無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果；混凝土攪拌不充分，骨料分布不均勻，會(huì)導(dǎo)致收縮裂縫的發(fā)生；骨料拌合溫度、澆注溫度過(guò)高也有可能引起裂縫發(fā)生；混凝土運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)，也可能影響其性能，出現(xiàn)離析、泌水、沉陷等問(wèn)題；澆筑操作不當(dāng)；振動(dòng)過(guò)大也容易造成混凝土離析、泌水，尤其是水灰比較大的混泥土；混凝土保護(hù)層過(guò)薄也會(huì)導(dǎo)致其容易產(chǎn)生裂縫[7]。

混凝土模版施工中由于支撐板偏斜幅度過(guò)大，導(dǎo)致支撐件變形；施工過(guò)程中人為因素導(dǎo)致支撐板位移；模具過(guò)早去除，且混凝土在凝固前振動(dòng)；模版縫隙較大，導(dǎo)致漿液滲漏或滲水，都會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn)?；炷翝仓螅^(guò)度壓光會(huì)導(dǎo)致細(xì)骨料浮在表層，導(dǎo)致表層碳化收縮，最終導(dǎo)致表層裂縫出現(xiàn)。養(yǎng)護(hù)不當(dāng)也會(huì)影響混凝土的使用性能，例如過(guò)載使用會(huì)導(dǎo)致混凝土的荷載能力下降；不及時(shí)養(yǎng)護(hù)會(huì)導(dǎo)致混凝土表層水分蒸發(fā)，早期混凝土的強(qiáng)度較低，此時(shí)由于缺水導(dǎo)致體積收縮，尤其是夏冬兩季，由于溫差較大，此時(shí)節(jié)進(jìn)行施工容易引起混凝土裂縫?；炷梁罄m(xù)養(yǎng)護(hù)力度不足，會(huì)導(dǎo)致混泥土碳化收縮裂縫?；炷翝仓^(guò)程中，下一道工序過(guò)早施工也會(huì)引起施工振動(dòng)，導(dǎo)致裂縫。此外部分單位由于埋藏光纖過(guò)多，混凝土黏結(jié)性下降，容易由于應(yīng)力分布不均勻而引起不規(guī)則裂縫。

2.3 環(huán)境因素

空氣溫度濕度過(guò)高都會(huì)影響混凝土的凝固和外形，導(dǎo)致收縮、變形。長(zhǎng)期風(fēng)吹日曬會(huì)導(dǎo)致混凝土表層收縮，同時(shí)水的溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致內(nèi)外溫差較大，導(dǎo)致溫度裂縫的發(fā)生；寒潮、暴雨動(dòng)容易導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫度過(guò)大，從而引起裂縫的發(fā)生[8]。

3 水利工程混凝土裂縫防治措施

3.1 明確混凝土施工要點(diǎn)

在混凝土施工目標(biāo)在于加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作，預(yù)防裂縫的發(fā)生，尤其是在夏冬兩季，此時(shí)要確?；炷吝_(dá)到相應(yīng)的強(qiáng)度，避免由于溫差過(guò)大而產(chǎn)生裂縫。在施工前期需要做好現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，例如作業(yè)難度、人力資源配置、施工時(shí)的天氣變化等方面，確保工程能夠順利完成?；炷潦┕ば枰紤]水利工程的整體成本，充分考慮經(jīng)濟(jì)效益和可操作性，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的水文條件、工程規(guī)模與結(jié)構(gòu)等方面的情況，做好機(jī)械、人力資源配置，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱卣髦贫ㄏ鄳?yīng)的應(yīng)急處理元，并且還要優(yōu)化施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境。例如在冬季施工時(shí)，由于天氣寒冷會(huì)影響混凝土的凝固速度，因此可以使用快干水泥進(jìn)行澆筑，或者是使用速凝劑，若鋼筋結(jié)構(gòu)澆筑時(shí)則不能使用氯化速凝劑。在大體積混凝土澆筑過(guò)程中，由于水化熱反應(yīng)的影響，會(huì)導(dǎo)致中央溫度升高而外周溫度相對(duì)較低，此時(shí)容易發(fā)生溫度裂縫，因此可以使用混合水泥。在寒冷地區(qū)作業(yè)時(shí)，可以使用無(wú)氯化物的防凍劑來(lái)預(yù)防混凝土凍結(jié)，但是其與硫氰基化合物混合會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，因此需要考慮其他添加劑的使用情況，合理添加，確保施工人員的人身安全。使用水灰比較低的復(fù)合物，或者是水化熱速率快的水泥，有助于控制混凝土內(nèi)部溫度。加熱拌合過(guò)程中使用熱水的拌合效果更好，但是要注意控制水溫，避免水泥閃凝的發(fā)生，要避免兩者的直接接觸，合理安排添加物的添加順序。骨料加熱不能直接采用蒸汽加熱，避免含水量增多，可以采取管道加熱的方式，且加熱溫度不能超過(guò)52℃。氣溫過(guò)高或氣溫過(guò)低的時(shí)節(jié)進(jìn)行混凝土施工，對(duì)于其配合比的要求更為嚴(yán)格，要求其抗壓強(qiáng)度達(dá)到3.5-5.0N/mm2，盡可能降低單位含水率，避免滲水、凍結(jié)的情況發(fā)生。

混凝土配置過(guò)程中最好需要提前計(jì)算其產(chǎn)生的熱量，并且還要考慮到其運(yùn)輸過(guò)程中的熱量丟失，確保混凝土有著足夠的熱量，避免過(guò)早凝結(jié)的情況發(fā)生，不然會(huì)影響其強(qiáng)度。但是熱量過(guò)高也會(huì)影響其使用性能，造成熱收縮裂縫的發(fā)生。在加熱材料時(shí)，需要先添加足量的水，然后按照添加順序依次添加，骨料采取管道加熱的方式，并且要確保受熱均勻，避免影響骨料的含水量；水泥加熱會(huì)發(fā)生閃凝現(xiàn)象，因此需要使用攪拌機(jī)攪拌，待溫度降到40℃時(shí)再添加水泥?；炷翝仓r(shí)需要將模板上的雜物、積水都清除之后，避免這些部位溫度下降過(guò)快，并且還要注意存在積水時(shí)不能進(jìn)行混凝土的平整作業(yè)。澆筑之后的混泥土也不能長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，最好使用保護(hù)膜覆蓋，避免水分快速蒸發(fā)。若使用泵送的方式施工，在冬季時(shí)可能由于溫度低導(dǎo)致部分水泥漿凍結(jié)，因此可以采取保溫管道或者是溫水預(yù)熱管道，預(yù)防水泥漿凍結(jié)的情況發(fā)生。

3.2 加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)管理

根據(jù)建筑學(xué)會(huì)的相關(guān)要求，混凝土要想延長(zhǎng)其使用時(shí)間，就需要做好養(yǎng)護(hù)工作。養(yǎng)護(hù)方法需要根據(jù)混凝土的配合比、環(huán)境溫度、混凝土結(jié)構(gòu)的斷面尺寸等因素來(lái)確定，日本土木學(xué)會(huì)指出混凝土最低養(yǎng)護(hù)溫度為5℃，但是在寒冷地區(qū)，希望能夠保持在10℃左右，若厚度較高的斷面，養(yǎng)護(hù)溫度最好達(dá)到20℃；為了避免養(yǎng)護(hù)之后溫度快速降低產(chǎn)生的裂隙，在養(yǎng)護(hù)結(jié)束2d后，混凝土溫度也要達(dá)到0℃以上。因此需要做好混凝土攪拌參數(shù)的記錄，包括攪拌溫度、澆注溫度、硬化后溫度，同時(shí)要根據(jù)環(huán)境氣溫變化進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)混凝土溫度未達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救，避免溫度裂縫的發(fā)生；在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中需要根據(jù)溫度變化確定養(yǎng)護(hù)終止時(shí)間，并預(yù)測(cè)投入使用后的維護(hù)情況。在寒冷地區(qū)，由于氣溫較低，可以適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

水泥的水化依賴于水及溫度，在低溫情況下水化熱反應(yīng)速度慢，但溫度<4℃時(shí)水的體積膨大，當(dāng)?shù)陀?℃時(shí)，混凝土體積膨脹且水泥顆粒結(jié)構(gòu)破壞，且由于溫度降低，復(fù)合物減少，導(dǎo)致混凝土抗?jié)B性下降；溫度升高后雖然復(fù)合物還能增長(zhǎng)，但是整體的強(qiáng)度會(huì)下降，且低溫時(shí)間越長(zhǎng)，造成的損失越嚴(yán)重。因此在氣溫<5℃時(shí)，需要采取有效的防護(hù)措施，避免混凝土的凍結(jié)。混凝土溫度<0.3℃時(shí)，水化反應(yīng)基本消失，當(dāng)溫度<10℃時(shí)，水化反應(yīng)完全停止。因此需要做好保溫措施，加速混泥土的凝固，確保其在寒潮到來(lái)之前達(dá)到臨界強(qiáng)度，或者是在寒冷天氣時(shí)減少其結(jié)構(gòu)破壞。

目前主要是采取隔熱養(yǎng)護(hù)或者是蓄熱養(yǎng)護(hù)措施。隔熱養(yǎng)護(hù)主要是使用隔熱材料來(lái)確?；炷恋臏囟?，促進(jìn)其水化反應(yīng)的生成，直到達(dá)到臨界強(qiáng)度，這種保溫方式適用于最低溫度在-3℃以上的地區(qū)，若溫度更低，則需要使用高性能的隔熱材料。隔熱材料可以降低水泥的水化熱損失，但是大面積混凝土澆筑由于表面較大，溫度下降速度快，容易產(chǎn)生裂縫。因此在溫度養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，需要注意溫度的養(yǎng)護(hù)，若最低溫度<-15℃，需要使用防凍劑。蓄熱養(yǎng)護(hù)主要是利用水化熱將熱能儲(chǔ)存起來(lái)，從而維持穩(wěn)定的環(huán)境，促使水化反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行。其在實(shí)際施工中主要是將骨料和水加熱處理，從而彌補(bǔ)硬化過(guò)程中的熱量丟失，加熱水是一種比較簡(jiǎn)單的方法，因此首選該方法，但要注意水加熱溫度不能超過(guò)90℃；若水加熱無(wú)法滿足實(shí)際需求時(shí)，需要考慮砂石材料的加熱，一般砂石材料加熱溫度不會(huì)超過(guò)75℃。水加熱可以在水箱內(nèi)使用電極加熱的方法，操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠；而砂石加熱則使用管道加熱、大鍋加熱等方法。采用蓄熱養(yǎng)護(hù)方法中，混凝土構(gòu)件散熱情況需要根據(jù)混泥土的溫度以及澆筑速度來(lái)確定。對(duì)于混凝土抗?jié)B、抗凍要求較高的水利工程，尤其是后期浸水使用之后，為了盡可能提高混凝土的抗?jié)B強(qiáng)度，需要提高其初始強(qiáng)度，減少由于熱脹冷縮引起的形變，因此最好使用高活性的快硬水泥；或者使用低水灰比的混凝土，此外還可以使用配筋混凝土，來(lái)有效抑制混凝土的膨脹變形問(wèn)題。

3.3 加強(qiáng)混凝土施工質(zhì)量管理

混凝土施工質(zhì)量管理對(duì)于確保水利工程建設(shè)質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，因此需要確定施工工序明確分工，并將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人身上，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，加強(qiáng)溝通，確保混凝土施工的平穩(wěn)開(kāi)展，最終確保工程施工質(zhì)量。在混凝土施工之前，需要做好前期準(zhǔn)備措施，確定施工方案、進(jìn)度，并且要做好技術(shù)交底，在確保施工質(zhì)量的前提下，縮短工期，降低成本，同時(shí)要確定混凝土的施工工藝?；炷潦┕み^(guò)程中，施工隊(duì)伍的技術(shù)水平、施工設(shè)備的性能、原材料以及構(gòu)建質(zhì)量會(huì)影響其施工質(zhì)量，因此需要加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)管理，確保各環(huán)節(jié)處于可控狀態(tài)。結(jié)合工程特點(diǎn)，需要建立完善的質(zhì)量控制體系，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的各環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，確定每個(gè)工序容易出現(xiàn)問(wèn)題的地方，并采取有效的改進(jìn)措施，將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人身上，加強(qiáng)質(zhì)量控制。

例如對(duì)材料、施工工藝、施工設(shè)備以及施工人員等進(jìn)行分析，尋找各種影響因素，加強(qiáng)監(jiān)督與管理，避免混凝土質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。加強(qiáng)工程質(zhì)量管理，從傳統(tǒng)的事后管理變?yōu)槭虑肮芾?，加?qiáng)各環(huán)節(jié)的質(zhì)量檢驗(yàn)，確保混凝土施工的有序開(kāi)展；若發(fā)現(xiàn)某一地方出現(xiàn)問(wèn)題，需要及時(shí)返工，消除問(wèn)題之后繼續(xù)施工。根據(jù)水利工程的特點(diǎn)、復(fù)雜性與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于重要部位的質(zhì)量因素進(jìn)行控制，例如材料、器械、工序、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等，加強(qiáng)管理與控制，有效剔除各種影響因素。管理者需要做好混凝土材料以及施工設(shè)備的驗(yàn)收工作，驗(yàn)收合格之后才可收入倉(cāng)庫(kù)，同時(shí)還要做好材料與設(shè)備的儲(chǔ)存管理工作，避免材料由于保存不當(dāng)而變質(zhì)。

在混凝土施工過(guò)程中，需要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，各級(jí)負(fù)責(zé)人需要做好檢驗(yàn)工作，對(duì)于違規(guī)操作以及不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的施工行為，需要及時(shí)糾正；做好工程交接檢查，確保工程施工質(zhì)量，在每一道工序完成之后，做好檢驗(yàn)工作，在確保檢驗(yàn)質(zhì)量合格之后才可進(jìn)行下一道工序的施工，若上一道工序檢驗(yàn)不合格，需要及時(shí)返工。對(duì)澆筑完成的混凝土需要做好巡查工作，對(duì)于保護(hù)、覆蓋等措施進(jìn)行檢查，避免對(duì)成品的破壞。在整體施工結(jié)束之后，還需要做好竣工驗(yàn)收工作，一般是由項(xiàng)目管理組進(jìn)行驗(yàn)收，對(duì)施工計(jì)劃書、施工圖紙、審核記錄、技術(shù)核定單、施工規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)，并在監(jiān)理工程師驗(yàn)收之后，對(duì)發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的返修，在確保質(zhì)量合格之后才可正式驗(yàn)收。

4 結(jié) 語(yǔ)

混凝土裂縫的初夏不僅會(huì)影響其抗?jié)B能力，還會(huì)影響其使用功能，導(dǎo)致鋼筋銹蝕、混凝土碳化，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性降低，影響水利工程的使用壽命。因此需要進(jìn)一步研究混凝土裂縫出現(xiàn)的相關(guān)因素，并針對(duì)其裂縫發(fā)生原因，采取有效的管理措施，降低混凝土裂縫的發(fā)生率，保護(hù)水利工程的使用性能，從而確保水利工程能夠平穩(wěn)運(yùn)行。