水利工程施工混凝土裂缝产生原因及控制技术探讨

(整期优先)网络出版时间:2025-01-24
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水利工程施工混凝土裂缝产生原因及控制技术探讨

曹征

中国水利水电第四工程局有限公司 河北省涿州市 072750

摘要:现代水利工程项目中,混凝土裂缝是常见的质量病害,受到材料、工艺操作、现场环境条件等因素影响,混凝土结构硬化成型期间常形成裂缝,影响了混凝土结构的使用性能,并缩短水工建筑物的使用寿命,甚至引发结构渗漏等一系列问题。为此,应分析各类型裂缝产生的原因,采取科学的混凝土裂缝的修补技术及预防措施,保障混凝土结构安全。

关键词:水利工程施工;混凝土裂缝;产生原因;控制技术

前言

混凝土属于应用频率较高的材料之一,其具有良好的可塑性、稳定性等特点,但是因为受到多方因素的影响,容易使得混凝土产生裂缝问题,从而对水利工程的安全性带来威胁。为了改善这一情况,就需要相关工作者深入分析,把控裂缝成因与危害,应用恰当的裂缝控制手段。本文也将对水利项目裂缝出现原因展开说明,并提出控制裂缝的措施,希望可以在笔者的研究下为相关工作者提供建议。

1水利工程裂缝成因

1.1温差裂缝

最为常见的混凝土裂缝就是温度差异所导致的裂缝,其主要原因是混凝土内部与外部温差较大,因此使得混凝土无法匀称受热从而出现裂缝情况。在初次展开浇筑作业的进程中,这一裂缝情况十分容易出现,在水泥材料的性质方面来看,其自身性能会导致混凝土表层温度迅速流失,但同时混凝土的内部结构中依旧保持较高的温度,因此出现内外温度差,并产生裂缝情况。在水利工程中,经常可见的裂缝就是温差裂缝,同时这一类型的裂缝不论在工程的哪一环节中都容易出现。

1.2干缩裂缝

在施工进程中,混凝土质量问题的表现方式就是干缩裂缝,导致干缩裂缝出现的原因就是混凝土材料配合比不科学,或者因为混合作业不恰当等原因。在材料混合配置完毕后,养护阶段因为上述原因的发生,混凝土脱水情况极易出现,这时混凝土的承受能力较差,因此逐渐出现裂缝。网状是干缩裂缝的主要形式,其缝隙较小,同时分布散乱,因此短时间之中不会对工程整体成效造成较大的影响,但是随着时间的推移,干缩裂缝也逐渐会降低工程使用寿命,影响工程正常应用。

2水利工程现场施工中的混凝土裂缝防治技术措施

2.1原材料质量控制

水利工程施工期间,提前掌握工程资料信息,根据现场条件、工艺技术种类来做好原材料选型工作。例如,采取大体积混凝土浇筑技术时,应选择低水化热品种的水泥材料,选用缓凝剂与减水剂作为外加剂、粉煤灰当作掺合料、连续级配碎石当作粗骨料、中砂作为细骨料。同时,不推荐使用低热矿渣硅酸盐水泥,此类水泥材料的析水性过强,混凝土浇筑振捣过程中,浇筑层表面持续析出大量水,存在泌水问题,造成降低结构观感质量与施工效率的现实影响。随后,入场环节与混凝土拌制前,重复检查各批次原材料的质量状态,随机挑选一批样品,检测影响混凝土结构开裂性能的原材料性能,判断实际性能是否满足设计要求,禁止使用劣质原材料。例如,对于42.5级普通硅酸盐水泥材料,以凝结时间、安定性、细度、抗压强度与抗析强度作为检测内容,要求初凝时间不少于45min,终凝时间不超过10h,安定性不超过5mm,80μm筛余细度不超过10%,3d龄期时的抗压强度与抗析强度不低于16MPa和3.5MPa,28d龄期时的抗压强度与抗析强度不低于42.5MPa和6.5MPa。

2.2优化配合比

根据水利工程施工要求来确定混凝土性能指标要求,初步制定配合比方案,按照既定方案来拌制少量混凝土、制作标准试件,再测定混凝土坍落度、扩展度,检测标准试件的力学性能。随后,比对测定结果与性能指标要求,如果二者存在出入,表明原材料用量比例不合理,或是原材料品种有误,针对性调整配合比方案,直到混凝土性能完全满足施工要求。例如,对于混凝土早期抗裂性能,推荐采取平板试验方法,制作600mm×600mm×60mm规格的试件,试件浇筑振捣完毕后,表面覆盖塑料薄膜并于2h后取下,平板中心部位上方1m高度照射1000W碘钨灯,外侧放置风扇,试验时间控制为5h,结束试验后24h测量裂缝长度与宽度,计算裂缝开裂总面积和裂缝降低系数,以裂缝降低系数作为评价防裂效能等级的依据,裂缝降低系数不小于0.85、处于0.70~0.85区间、处于0.50~0.70区间时,防裂效能等级分别为一级、二级和三级。必要情况下,以减少水泥用量、调整砂率、变更骨料粒径级配、掺加高效减水剂作为配合比方案的优化调整方向。

2.3优化结构设计方案

为降低混凝土结构开裂率与增强抗裂性能,并行采取设置结构缝、钢筋补强、不良地基处理3项优化措施。第一,设置结构缝。以消除大体积混凝土结构内部约束应力、控制变形程度为目的,根据工程情况来选择结构缝类型,包括拼接缝、伸缩缝、抗震缝与沉降缝,可以合并使用多类型结构缝,例如,对于比表面积较大的混凝土结构,优先留设引导性勾缝,引导混凝土结构在预定位置开裂,用于释放内部积蓄高应力。第二,钢筋补强。如果混凝土结构局部或是断面承受过大拉应力、压应力,则需要增设适量数量的构造钢筋,或是在受力混凝土浇筑振捣模板支设埋设预制件混凝土拌制混凝土养护拆模集中部位增设钢筋网,构造钢筋直径控制为8~14mm,相邻构造钢筋布置间距控制为100~150mm,避免结构薄弱部位形成裂缝。第三,不良地基处理。结合岩土勘察报告来掌握水利工程现场水文地质条件,验算天然地基承载能力,如果上部荷载超出地基极限承载能力,或是存在不良地质问题,则在设计方案内额外采取不良地基处理措施,避免地基不均匀沉陷、过度沉降而导致上部混凝土结构变形开裂,地基处理形式包括垫层换填、粉喷桩、强夯和排水固结等。

2.4控制施工过程

推行标准化施工模式,对混凝土现浇施工过程的技术细节、操作标准、流程步骤进行严格规定,施工人员需保证操作的规范化和标准化,避免结构开裂。例如,在混凝土拌制环节,准备卧轴式或是逆流式搅拌机,检测原材料质量状态与称取用量,用量误差控制在1%以内,重点控制投料顺序与搅拌时间,特殊天气下制定专项施工方案,如在冬季施工背景下,提前对拌合水、集料进行预热处理,并把搅拌时间延长50%,检测混凝土出机温度与入模温度,分别不低于10℃与5℃。在混凝土浇筑振捣环节,推荐采取分层浇筑方式,单层厚度不超过0.3m或0.5m,交替开展各层级浇筑振捣作业,上层初凝前完成下层振捣作业,并组织二次振捣与二次抹压作业,起到改善结构状态、消除表面细微裂缝的作用。而在混凝土养护环节,养护时间不得少于7d,覆盖塑料薄膜,保持表面湿润状态,要求内表温差不超过25℃,养护温度不低于5℃,必要时采取温控措施,避免混凝土温度裂缝与干缩开裂。

结束语

综上所述,水利工程属于民生类工程,其对于社会以及广大人民群众的正常生活都具有无法比拟的积极作用。因此,必须保障水利工程整体质量,提高工程建设实效性。现阶段社会中,水利工程的数量与规模不断增大,这就使得工程中的风险性因素也在不断增加,裂缝问题是工程建设中最为显著的,也是不容忽略的问题,只有处理好混凝土裂缝,才可以提高工程安全性。

参考文献:

[1]钟琦皓,启凡,蒋晓艳,等.水利枢纽泵闸大体积混凝土开裂风险精准预测研究[J].水利科技与经济,2024,30(02):141-146.

[2]夏显斌.水利工程施工中混凝土裂缝控制技术浅述[J].建筑技术开发,2020,47(22):58-59.