水利工程施工中混凝土裂缝控制技术探讨
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作者:张保民
【摘 要】在水利工程建设中，混凝土是必不可少的原材料之一，其应用也十分广泛。然而，混凝土的自身性能与外界环境均会对水利工程施工质量造成影响，如裂缝问题。论文结合水利工程项目的建设经验，分析了水利工程施工中混凝土产生裂缝的原因，并据此探讨了相关控制技术，以期为相关部门提供参考。
【Abstract】In the construction of hydraulic engineering， concrete is one of the essential raw materials， and its application is very extensive. However， the performance of concrete itself and the external environment will affect the construction quality of hydraulic engineering， such as cracks. Based on the construction experience of hydraulic engineering， this paper analyzes the causes of concrete cracks in the construction of hydraulic engineering， and discusses the relevant control technology， so as to provide a reference for the relevant departments.
【关键词】水利工程;施工;混凝土裂缝;原因;控制技术
【Keywords】hydraulic engineering; construction; concrete crack; causes; control technology
【中图分类号】TV544 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）10-0189-02
1 引言
在水利工程施工过程中，混凝土裂缝是最常见的问题，同时，也是对水利工程质量影响极大的问题。混凝土裂缝会导致水利建筑物的抗渗能力无法满足实际使用需求，还会导致钢筋出现锈蚀问题，甚至还会进一步引发混凝土的碳化。此外，混凝土还会严重影响水利建筑的承载力，导致工程整体质量大大降低。因此，有关人员要深入分析混凝土裂缝产生的原因，找出问题所在，然后再应用科学合理的混凝土裂缝控制技术。
2 水利工程施工过程中混凝土裂缝产生的原因
混凝土内部物理性质变化和外界环境变化是造成混凝土裂缝产生的两个主要原因，具体如下。
2.1 混凝土自身的变化
由于混凝土自身因素而产生的裂缝主要有沉降裂缝、收缩裂缝和塑性裂缝，这三种裂缝产生的原因各不相同。
①沉降裂缝：通常来说，沉降裂缝主要出现在混凝土初凝的过程中。在对混凝土进行配置搅拌的过程中，设计不合理的混凝土配合比往往会造成沉降裂缝产生，如粗细集料配合比例不当、水与石灰的配合比例不当等。除配合比不合理外，混凝土搅拌过程中，粗料厚度过大但振捣工作不充分、不均匀也会导致混凝土出现裂缝，主要原因是不充分的振捣工作会造成粗大的集料在混凝土凝结过程中逐渐下沉，细小的集料却会逐渐上浮，沉降不均匀由此发生，进而必将导致混凝土表面出现裂缝[1]。②收缩裂缝：混凝土出现收缩裂缝与混凝土自身的材料特性有关。大量施工数据表明，混凝土在结硬过程中较易发生体积变形，而变形的力量往往会与混凝土自身的约束力相互作用，进而会产生收缩裂缝。过大的收缩裂缝出现在混凝土配筋率较高的构件中的概率较大，一旦裂缝过大还会贯穿混凝土构件整体。在对已经成型的混凝土进行重新浇灌时，收缩裂缝也较易出现。③塑性裂缝：混凝土塑形裂缝主要在混凝土浇筑后的一段时间内出现，主要原因是这一阶段的混凝土本身还处在塑形收缩的状态，混合料中的固体颗粒会在重力的作用下由下而上地浮动，此时就极易因钢筋骨架或模板的约束力量而在上部形成沿钢筋长度方向的塑形裂缝。
2.2 外界因素的影响
外界因素的影响主要包括施工环境和施工工艺两种因素。①施工环境导致的混凝土裂缝：施工环境所导致的混凝土裂缝种类中，温度裂缝是最为常见的一种，往往会出现在混凝土工程的施工后期。混凝土自身与外界温差相差过大会造成混凝土内外部热胀冷缩程度不同，混凝土表面会因此而产生一定的拉应力，混凝土表面由此会产生裂缝，即温度裂缝。温度裂缝在大体积混凝土表面或温差变化较大的地区出现频率较高。除了温度裂縫，沉陷裂缝也较易发生，其与地基的变化情况有关。因此，沉陷裂缝较大时，通常还会伴有混凝土建筑物的错位。地基稳定后，沉陷裂缝也不会再发生变化。地基土质松软或地质不均匀的工程结构，混凝土结构极易出现不均匀沉降，由此所引起的裂缝为沉陷裂缝。除此以外，回填土操作时，如没有压实作业或混凝土结构遭遇浸水等原因也会导致沉陷裂缝。②施工工艺导致的混凝土裂缝：在施工过程中没有严格遵循相关施工流程以及标准施工工艺等是施工工艺造成混凝土裂缝出现的主要原因。以混凝土搅拌环节为例，对混凝土搅拌不充分以及振捣不密实均会导致混凝土产生离析，内部集料也未振捣均匀。因此，不均匀的拉应力就会在混凝土结构施工完毕后出现，混凝土裂缝由此产生。 3 水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术与实际应用
3.1 混凝土裂缝控制技术研究
①温度控制：如前文所述，温度对混凝土结构有着重要影响，且较易导致混凝土出现裂缝。因此，在进行水利工程混凝土施工时，一定要控制好温度。对于因混凝土自身发热而出现的温差，施工人员可采取如下解決措施，即选择发热量较低的水泥，以此达到降低水化热情况、有效控制混凝土温差的目的。如遇施工温度较高的情况，施工人员需做好降温处理工作，以减少混凝土中水分的蒸发。
在浇筑混凝土时，施工人员还应选择合理的时间段，以免因浇筑时间过长而出现混凝土材料变形现象。一般来说，混凝土浇筑时间选择7：00～10：00以及15：00～18：00为最佳，因为这一时间段的温度不会太高，对混凝土质量的影响也较小，在一定程度上可降低混凝土产生裂缝的概率。
②配比与搅拌：混凝土裂缝的产生与不合理的混凝土配比有关，因此，施工人员需科学把控混凝土的配比，尽最大可能降低混凝土裂缝的发生概率。在制作混凝土时，施工人员需严格按照项目的具体要求进行施工，确保混凝土配比达到工程需求标准[2]。混凝土搅拌也十分重要，为降低混凝土离析的发生概率，施工人员需确保搅拌的整体性和均匀性。此外，混凝土的运输和储存工作也应得到高度重视，这样不仅可以避免混凝土出现变质，还可为混凝土的配比和搅拌工作提供便利。
③施工控制：在施工环节，施工人员可采取二次振捣法帮助混凝土实现二次液化，这一操作不仅可排出混凝土中多余的水膜，还可以去除一些粗大的骨料。总之，施工人员需对混凝土施工环节进行合理控制，这样才能提升混凝土的均匀性和稳定性，进而方可降低混凝土裂缝的发生概率。混凝土作业结束后，施工人员还可采取及时保湿和保温的措施，如在混凝土表面覆盖保温膜、实时测量外界气温变化等。为避免混凝有出现干缩裂缝，可依据实际情况适当在混凝土中添加胶乳优质的煤灰。
值得注意的是，振捣工作在混凝土施工阶段十分重要，这一环节不仅要求施工人员具备专业技能与丰富的施工经验，还需充分掌握混凝土的泌水情况。
④材料控制：混凝土原材料是影响混凝土整体质量的关键因素，同时，也是造成混凝土裂缝的重要原因之一。因此，施工人员必须严格把控混凝土原材料的质量。所有进场的原材料必须满足国家的相关要求与工程项目的建设标准，添加剂的选择也应优质、合理。如在选择水泥时，应严格参照施工技术文书上有关施工标准考虑水泥的抗渗能力、干缩性和强度。除此以外，施工人员在进行混凝土搅拌和调配时，为了保证混凝土的脆性与防水性，还应选择符合标准的且适量的引气剂与减水剂。
3.2 工程案例
3.2.1 工程概况
本文以某水电站工程混凝土拦河坝建设项目中的8#坝段为案例，分析其温度裂缝情况，并探究相关控制技术。该水电站规模较大，拱坝高289m，坝呈双曲拱形，拱顶弧长701.2m，拱冠底部厚度达70.6m，坝体混凝土为（686.7m×104m）。
3.2.2 温度应力研究
8#坝段在进行混凝土浇筑时，最高温度为28.6℃，最低温度为15.4℃，最大和最小昼夜温差分别为12.1℃、6.8℃。技术人员对气温特点进行了模拟，然后计算了温度和应力，在此基础上得出混凝土的计算最高温度在温控技术掌控范围之内，而混凝土与基岩接触之处即为最大应力出现的部位，通过冷却即将结束的阶段即为发生时间。该坝段混凝土浇筑工作结束后，在之后的几天中产生了较为频繁的短期温度变化，这直接导致混凝土仓面一直处于温降冷击的作用之下。叠加的温降冷击的应力值达到临界点后，发生混凝土裂缝的风险是非常大的。
3.2.3 温度和应力预报结果
技术人员借助当地气象资料，就大坝的温度和应力情况进行了计算。施工当天，现场最高温度为31℃，最低温度为18℃，最大、最小昼夜温差分别为11℃和8℃。8号坝段的混凝土浇筑时间比较短，且刚好处于升温阶段，但后续压应力会随着温度的下降而逐渐降低。
4 结语
综上所述，混凝土在水利工程项目施工过程中占有十分重要的地位，而混凝土在施工环节又较易出现裂缝问题，且对工程质量有着诸多影响。对此，施工企业与施工人员需明确裂缝产生原因，并据此应用科学有效的控制技术，以此保证工程质量，减少返工，确保按时竣工。
【参考文献】
【1】陈晨.水利工程大体积混凝土施工裂缝防治[J].中国新技术新产品，2019（01）：104-105.
【2】陈云靖.水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术分析[J].企业技术开发，2014，33（23）：24-25.
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