水利工程混凝土裂缝渗透成因及措施

水利工程混凝土裂缝渗透成因及措施

摘要:改革开放以来,随着改革的不断深化,我国水利工程建设结构发生了积极的变化,国家基础设施建设中利民性工程的比重出现日益上升趋势,推动了经济的快速增长。但过去长期以来,水利工程建设中安全质量问题不尽人意,其中混凝土裂缝渗透问题尤为突出,裂缝渗透问题的产生在很大程度上取决于混凝土质量的好坏,不仅对整个工程的质量和外观产生影响,且不利于工程后期正常使用。鉴于此,文章从混凝土施工特点着手,深入分析导致混凝土裂缝渗透的典型因素,并针对其中较为突出的几点原因,提出有效的预防措施,完善施工技术与施工工艺,全面提高水利工程整体质量。

关键词:水利工程;混凝土;裂缝渗透;形成原因;措施

1水利工程混凝土的受力特点

目前,区域性水资源管理相关部门采取统一的调度管理形式,而水利工程在这一战略实施过程中发挥着重要的支撑作用。水利工程区别于其他建筑工程,其在创造价值过程中伴随有大量的负面影响。从工程建设特点来看,工程建设规模庞大、施工建设成本较高、所耗周期较长、施工技术繁琐等,其中容易出现质量问题的环节主要集中在工期上,所需施工周期越长,就越易滋生各种质量问题,例如,混凝土裂缝渗透问题,成为较为普遍的问题之一。一般情况下,混凝土裂缝渗透问题主要影响工程投入使用后的安全性与稳固性,但由于水利工程极为特殊的施工环境条件,无形中增加了对其施工质量、施工安全等方面的要求。且构成混凝土结构的原材料,同样容易受到水的侵蚀以及外在压力的影响等等。一旦水利工程施工过程中,混凝土结构产生严重的裂缝渗透问题,不仅缩短工程实际使用寿命,而且容易极大地威胁现场施工人员的生命安全。因此水利工程混凝土裂缝渗透预防便显得尤为重要,而如何找到问题产生的根源对症下药,成为目前水利施工技术提高施工质量的重要研究课题。

2混凝土裂缝渗透成因及类型

2.1混凝土收缩引起的裂缝

通常,混凝土工程完成后,需要根据现场实际情况采取必要的养护措施,确保混凝土所处环境的湿度与温度处于正常值范围,减少裂缝问题的产生几率。但实际养护过程中,由于受施工环境的限制,养护工作不到位,无法维持混凝土结构内部条件与外界因素的平衡性,从而导致混凝土在凝固过程中,体积不断缩小产生严重的变形,在受到外界约束的情况之下,极有可能引发严重的混凝土裂缝问题。

2.2温度变化引起的裂缝

目前,建材市场上常见的混凝土材料主要包括水泥、砂子、水、石子,根据原材料质量的不同,所选择添加剂以及调配比例不同,形成混凝土的强度也不尽相同。从化学角度来看,将水和水泥互相混合后,容易产生水化热反应,促使混凝土在温度上产生变化,如温度急剧升高,与内部温度形成较大的温差,激发温度应力的产生,破坏混凝土原本的压力状态,最终产生裂缝问题。因温度变化而引起的裂缝,不利于长期暴露于外界尤其是暴雨天气。

2.3混凝土塑性坍落引起的裂缝

一般,混凝土在凝结过程中需要消耗一定的时间,其在彻底固化之前始终处于一个塑性状态,如果在此过程中出现渗水等现象,容易引起骨料的移动,且在利用钢筋或者模板对其进行形状约束时,在受到外界压迫之后,容易沿着钢筋长度方向产生裂缝问题。

2.4碱-骨料化学反应引起的裂缝

在混凝土的空隙中,水的碱性与活性骨料之间产生化学反应,形成硅酸凝胶,遇水后体积膨胀,使混凝土发生胀裂并形成裂缝。

2.5其他原因引起的混凝土裂缝

水利工程在实际施工过程中受施工条件或者施工环境的影响,在不同施工条件下所产生裂缝类型不同,主要分为内部裂缝以及外部裂缝,其中从外部裂缝问题来看,又可细分为宏观裂缝和微观裂缝两种。对于宏观裂缝的判断与识别,主要是分辨裂缝宽度,一旦当裂缝达到0.05mm以上,小于0.2-0.3mm之间的裂缝,对整个结构的影响不大,需进行无害处理。而微观裂缝的识别难度较大,一般肉眼无法观察到,若在混凝土内部一种固有的裂缝类型,具有不连贯性,但是如果其荷载不超过规范要求条件时,可视为无害。

3减少混凝土裂缝渗透的有效预防措施

3.1对混凝土质量问题的防治措施

施工原材料作为混凝土结构的基础组成部分,所选用原材料质量直接决定整个混凝土结构质量,因此,在工程初期选材过程中应严格把控材料质量,只有完全符合相关施工规范及设计要求的前提下,才能允许材料进场。原材料的配比应尽可能地减少水泥的使用总量,可以利用其它物质代替水泥,从根本上有效改善混凝土的融合性,提高其抵御外部破坏性因素的能力。同时,严格控制进场水泥和集料的整体质量,更加科学、合理的控制水灰比,必要时添加适量的减水剂,确保所选用的砂石材料直径合格且大小一致,避免因空隙过大而造成的质量问题,运用有效的处理方式减少砂石中有害物质的含量,增强混凝土与集料的黏附性。此外,如果混凝土质量不达标,极有可能出现钢筋氧化现象,进而引发更深层次的混凝土裂缝,破坏建筑物整体结构,因此,亟需进一步增强控制混凝土质量的力度。

3.2减少外界环境造成的裂缝渗漏

外界环境的影响是无法通过人为方式进行改变和避免的,只有变相使用安全维护的思维方式,以人工干预的方法对混凝土结构进行保护,降低混凝土最终受损程度。在工程施工前,施工单位应全面掌握近一周内的天气情况,制定具体施工时间,避开暴风、暴雨、高温、严寒等极端恶劣天气,减少混凝土裂缝的产生几率。另一方面,加快转变传统混凝土温度控制方法,尽量降低水泥使用量,避免水热化现象的形成,运用碱水、增塑、缓凝等添加剂代替水泥,有效改善混凝土的保水性及流动性。此外,当处于极端天气下,白天和夜间气温上下变化幅度较大,需进一步加强相应的保护措施,当混凝土浇筑完成后,利用湿润的草帘或者泡沫等保温性材料进行保护,并且时刻保持结构的湿度,为混凝土冷却创造良好的环境条件。

3.3对施工不当的防治措施

混凝土施工对施工方法与施工顺序具有较高的要求,无论是施工环节还是设计环节都应严格按照相关标准执行。一是设计阶段。工程前期施工设计过程中,需将裂缝问题纳入考虑范围之内,为有效降低混凝土温度升高值,可适当地减少对水泥的使用量,在施工前做好对混凝土的早期保护,特别是在一些大型水利工程的施工过程中,会出现水热化的问题,所以在前期施工过程中一定要注意保养混凝土,注意保养的时间。二是必须在建成的初期和后期加强对建筑物一定的维护,必须修补一些可以修补的裂缝。

3.4温度的控制

通常情况下,在混凝土的凝固硬化过程中,如果水和水泥相互融合,将产生相应的水热化反应,容易引起混凝土温度的变化,如果不能在有效时间之内将热量消散,长期存留于混凝土结构内部,当产生温差时将产生混凝土裂缝。针对因温度变化而引起的裂缝问题,首先应从材料用量着手,尽可能地减少对水泥的使用量,消除水与水泥的化学反应,消除热量在混凝土内部的形成。并且通过减水剂、增塑剂、缓凝剂的添加,代替水泥的作用。其次,考察现行施工工序的可行性,进行合理调整,在大体积混凝土内部设置相应的冷却管道,并积极引入先进的制冷技术,达到对混凝土内部降温的目的。此外,通过设立专门的混凝土质量监督机构,实时观察监督混凝土变化情况,一旦温度产生变化,及时上报相关部门,并采取相应的应急冷却处理措施。

4水利工程混凝土裂缝修补方法

第一,表面修补法。此类方法多见于裂缝截面处理,主要是通过涂刷涂料,对表面裂缝进行填补,形式简单便于操作。在处理过程中所采用的涂料主要包括水泥粉和水、环氧胶泥、油漆、沥青等等;当混凝土表面裂缝不大,且较为平整时,可以利用黏土或者塑胶等材料在裂缝周围进行涂抹,并将低粘度的聚合物液注入裂缝内部,利用液体的重力作用,成功侵入裂缝内部,进而达到修补表面裂缝与内部裂缝的双重作用。第二,结构加固法。此类方法主要针对那些影响到构件结构、性能的裂缝的处理。主要是在构件表面采取必要的加固措施以达到恢复混凝土构件结构、性能的目的。可以采取的构造措施,如:在构件角部外包型钢、在构件外部添加钢筋、在构件上添加预应力锚索,或者增设支点、喷射混凝土达到混凝土补强目的。第三,灌浆法。所谓灌浆法主要是依托相关压力设备,在裂缝中注入大量的胶结材料,进行修补裂缝。当胶结材料被压入裂缝后,在其凝固硬化过程中与裂缝形成有机统一体。对灌浆法的应用主要集中在影响不大的混凝土结构裂缝中,或者宽度大于0.2mm的静止裂缝、贯穿性裂缝,施工前,应沿缝清除基面上的油污杂质,在裂缝上隔段打灌浆孔,然后将胶结材料压入灌浆孔内部,注浆后待缝内浆液固化后,方可拆下注浆嘴并进行封口抹平。

5结束语

综上所述,现代化水利工程施工中混凝土裂缝是最为常见的质量问题之一,一旦出现,不仅影响混凝土性能,还影响工程后期使用效果。因此,未来水利工程施工中应加强对混凝土质量控制、减少外界干扰因素、规范施工工艺、选择合适的施工气候条件等等,破坏裂缝形成环境,促使水利工程发挥更多良好的社会效益。

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作者:耿向晖 单位:开封市农村水利技术推广站