水利工程施工混凝土裂缝成因分析及控制措施

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燕英帅

河北盛桥水利工程有限公司,河北省石家庄市050000

摘要

水利工程施工中混凝土裂缝属于常见问题,裂缝较轻的情况下可不做处理,较重的情况下需要进行控制与修补。因混凝土属于混合材料,其各原材料质量、原材料配比、施工温度以及施工顺序等都有可能导致混凝土施工出现裂缝问题,而具体的裂缝控制措施需要依据形成原因而确定。裂缝出现初期可能是无害的,但是随着时间的不断推移,裂缝愈演愈烈,最终会破坏混凝土结构,降低混凝土结构质量。为此,施工单位需要加强防范,了解各种裂缝类型以及预防、控制措施等。


关键词

水利工程;水利施工;混凝土裂缝

正文


中图分类号:TV544

文献标识码:A

引言

混凝土裂缝是现代水利工程的一项典型的质量问题,其具有成因复杂、裂缝种类多的特征,若材料选型、配合比设计、工艺操作等环节处理不规范,均可能出现混凝土裂缝。为此,施工人员需重视混凝土裂缝问题,采取行之有效的裂缝控制技术,最大限度地降低混凝土裂缝发生的风险,保证现场施工活动有序开展。

1水利工程施工混凝土裂缝成因

1.1不均匀沉降

在混凝土现浇期间,基础结构或模板支撑体系的承载能力较差,所承受上部施工荷载超出极限承载能力,出现基础结构不均匀沉降、模板晃动失稳、支撑架坍塌等情况,最终导致混凝土结构开裂。以基础结构不均匀沉降为例,工程现场天然地基的土质较软,没有提前进行硬化处理,在基础结构上部堆放过量材料、停放重型机械设备,基础结构在受压期间产生沉降量,各部位沉降量存在明显差异,出现不均匀沉降、局部沉陷现象,导致上部混凝土结构出现裂缝,包括纵向裂缝、倒八字形裂缝、斜裂缝和八字形裂缝。

1.2施工温度

水利工程施工中,混凝土施工温度的控制是其裂缝问题出现的主要原因之一,在实际施工中,混凝土的配料水泥易出现水化热反应,该反应的产生会增加混凝土内部温度,致使混凝土因内外温度不一致而出现膨胀现象,进而容易引发裂缝问题。此外,施工过程中温度控制不合理,也会导致混凝土出现裂缝问题。混凝土施工温度的控制易受诸多因素的影响,其中外界因素的影响较难控制,其需要施工人员提前做好控温措施,同时还需要尽可能阻止水泥原材料出现水化热反应。如果施工环境较为特殊,例如,在高海拔地区或冬季,环境气温较低的情况下会对混凝土内部温度产生一定影响,此时,混凝土表面容易出现渗透现象,长此以往,便容易出现裂缝问题。如果环境温度特别低,混凝土的体积会因上冻而膨胀,在混凝土表面未发生变形的情况下,内部结构的膨胀会对外产生挤压力形成裂缝。

1.3施工材料

混凝土是由多种原材料混合而成的,各原材料质量以及配比等对于混凝土施工质量具有重要影响,也是其裂缝问题产生的原因之一。一方面,低质量原材料的使用会降低混凝土质量。混凝土是由水泥、砂石、水及外加剂等材料组成,每一种原材料的质量都会影响混凝土的配比质量,以水泥为例,并非越细的水泥越适合混凝土工程的施工,水泥越细,其表面积越大、需水量越多、强度越高,且水化热反应越明显。为此,采购人员在采购水泥时需要依据水利工程施工相关要求合理选择水泥型号及品种。另一方面,混凝土施工要求不同,其各种原材料的配比参数不同,加入时间及加入顺序略有差异。部分施工人员因缺少配比经验,又或者是日常施工缺乏严谨性,进而使混凝土各原材料的配比存在不规范现象,降低混凝土质量。

2水利工程施工混凝土裂缝控制措施

2.1控制施工条件

建筑施工要求不同,混凝土结构的施工特点也会不同,施工人员需要认真对待技术交底工作,确保混凝土各原材料采购量充足,避免各原材料出现质量问题。在实际的施工过程中,针对于混凝土结构的施工,施工人员需要合理控制施工温度,还需要保证施工期间电力供应充足,无断电现象。与此同时,还需要保证各机械设备运行正常。如果需要进行混凝土的运输工作,运输人员需要保证车辆行驶平稳,避免混凝土在运输的过程中出现离席现象。混凝土浇筑前期,各项准备工作需要保质量完成,而混凝土的浇筑需要科学控温,尽可能一次性浇筑成功,避免出现中断问题,降低混凝土施工质量,为日后裂缝的产生留下隐患

2.2严格控制施工温度

严格控制施工温度是控制混凝土裂缝问题出现的有效方式。首先,使用干硬性混凝土,减少水泥材料使用量,尤其是在炎热的夏季,在混凝土搅拌施工中可以通过添加冷水或冰块的方式降低混凝土搅拌温度。与此同时,夏季环境气温较高,在混凝土施工完成之后,施工人员需要在其表面洒水进行养护,防止其因表面水分蒸发较快而出现温度裂缝或干缩裂缝。其次,针对大体积混凝土的浇筑施工,施工人员需要科学控制浇筑厚度,最佳浇筑厚度应控制在500mm左右。另外,混凝土浇筑施工期间施工人员需要将混凝土内、外温差控制在25℃左右,避免温差较大出现温度裂缝。最后,拆模时间不宜过早,冬季需要进行保温养护处理,先覆盖一层塑料薄膜,随后覆盖麻袋锯末中层,厚度90mm左右,最后覆盖岩棉被,厚度100mm左右

2.3优化材料性能

为强化混凝土材料性能质量,避免使用劣质材料而提高混凝土开裂率、加剧裂缝危害程度,在水利工程施工期间,施工人员要加大材料质控力度,具体采取原材料选型、配合比优化、性能检验三项措施。(1)原材料选型。在采取大体积混凝土工艺的情况下,选用低水化热水泥材料,包括中热硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等,要求水泥比表面积在400m2/kg以下,水泥强度在42.5MPa以下。选用粉煤灰作为矿物掺合料,等级控制在Ⅰ级或Ⅱ级,也可选用粒化高炉矿渣粉作为矿物掺合料,比表面积保持在400~450m2/kg。选用连续级配碎石作为粗集料,要求粗集料满足质地坚固、粒性级配良好、吸水率低等条件,禁止选用碱活性骨料作为粗集料。确定原材料选型方案后,对原材料进行预处理,筛除枯枝树叶、腐殖土等杂质,检测含泥量与含水量是否达标,必要情况下对集料进行水洗处理[2]。此外,也可额外掺加纤维材料,如钢化玻璃纤维,纤维体起到补强作用,有利于改善混凝土内部结构状态、降低开裂率。(2)配合比优化。综合分析工程现场条件、混凝土强度等级、混凝土结构建设标准等因素,制订配合比方案,按照方案内容制备少量混凝土,对材料性能进行检测,如果性能不达标,则调整方案内容,直至确定各项原材料的最佳用量值。正常情况下,将混凝土水胶比控制在0.5以下,砂率控制在35%~42%,拌和水用量控制在175kg/m3以下,粉煤灰等矿物掺合料的复掺比例不得超过胶凝材料总量的60%。(3)性能检验。在混凝土制备完毕后,立即转运入场投入使用,混凝土浇筑前,重复检查材料性能,如果性能不达标或出现混凝土离析、散白等情况,废弃不合格材料,重新制备一批混凝土材料。以坍落度为例,在满足水利工程施工要求的前提下,将混凝土浇筑时的坍落度控制在160mm以下。

结束语

水利工程施工中,混凝土裂缝现象较为常见,其主要产生的原因有多种,例如,混凝土施工质量不高、施工温度控制不合理以及施工材料存在质量问题等,而常见的混凝土裂缝包括多种类型,如温度裂缝、干缩裂缝、沉陷裂缝及收缩裂缝等,无论何种裂缝都会降低水利工程施工质量。为此,水利施工单位需要加强对各类混凝土裂缝问题的研究,在日常的施工过程中严格控制施工温度、加强施工质量管理、合理选择施工材料、优化裂缝修补措施以及实时监测工程施工等。

参考文献

[1]吕秀敏,孙丽波.水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术研究[J].黑龙江科学,2019,10(18):118-119.

[2]张宇.水利工程混凝土裂缝产生的原因及防治措施[J].红水河,2022,41(5):22-25,30.

[3]姚灵.重力式码头混凝土开裂原因分析及裂缝控制技术研究[D].广州:华南理工大学,2018.


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