水利施工中混凝土裂缝的主要原因及防治技术
摘要
关键词
水利施工;混凝土裂缝;裂缝成因;防治技术
正文
引言:在水利工程项目中,混凝土是极为重要的施工项目,混凝土结构的稳定性与水利施工质量密切相关。近年来,我国水利事业正在快速发展,基础水利工程数量不断增加,在改善社会群众生活质量,带动社会经济发展的同时,对水利施工质量问题提出全新的要求,混凝土施工规模越来越大,混凝土裂缝防治俨然成为当前水利施工中的重点任务。正因如此,许多施工单位尝试从混凝土裂缝防治角度出发,根据裂缝成因采取相应的技术手段,以推进水利工程的顺利建成。
一、混凝土裂缝防治的必要性
基于水利工程的混凝土施工,极易受到材料、温度、自然环境等多方因素影响出现裂缝问题,目前比较常见的裂缝问题有:网状裂缝、干缩裂缝、温度裂缝等,对混凝土结构造成较大的破坏,如果处理不当将导致水利工程性能持续下降,对工程使用期限造成不良影响【1】。
正因如此,做好混凝土裂缝防治显得尤为重要。从工程质量与安全角度来看,混凝土裂缝是导致水利工程质量不合格的主要问题因素,需要采取有效的防控措施,降低混凝土裂缝发生率,保证混凝土结构强度与稳定性,避免水利施工中出现渗漏、坍塌等不良问题;从工程耐久性层面而言,混凝土裂缝势必会影响水利工程的耐久性,这是因为混凝土结构长期处于露天环境下,在长期受到水分、化学物质等不良因素影响后,混凝土老化及损坏将明显加速,使得工程内部结构受损,可见混凝土裂缝防治的重要意义。另外,防治混凝土裂缝在提高水利工程经济效益、社会效益等方面发挥着不可忽视的作用,能够有效减少混凝土裂缝或工程损坏所导致的人员伤亡和经济损失,从整体上提高工程建设效益。(图1为网状裂缝)
图1混凝土网状裂缝
二、水利工程施工的特点
水利工程施工的特点,首先显现在其施工周期的漫长性上,由于工程浩大,施工过程中需要不断投入大量的人力资源、物资资源和时间,这一长期性特征,对施工单位的组织管理能力与协调调度能力构成了严峻挑战,为确保工程如期竣工,施工单位还必须对施工进度进行精细化把控与管理。施工工艺的复杂性,是水利工程施工的另一突出特点,水利工程往往融合了土建、机电、水利等多重专业技术领域,要求施工单位不仅需配备技术精湛的团队,且必须掌握先进的施工设备与工艺,有效应对施工中遇到的各种技术难题。水利工程施工规模通常十分庞大,意味着施工中需要处理巨量土方、石方及混凝土等材料,大规模施工活动,对施工现场的管理水平提出更高要求,也使施工过程中的安全风险相应增加。水利工程施工过程中存在诸多不确定性因素,地质条件的多变性、自然灾害的突发性以及政策法规的调整等,都可能对施工进度与成本带来显著影响,要求施工单位必须具备出色的风险预警与应对能力,确保工程能够平稳有序地推进。
三、水利施工混凝土裂缝的主要原因
(一)材料因素
材料是水利混凝土施工的重要前提基础,材料性能将直接影响到混凝土结构稳定性,也是诱发混凝土裂缝形成的主要因素之一【2】。在水利施工现场,所混凝土制备中所采用的水泥、砂石等原材料性能质量不能符合水利施工标准时,将导致混凝土构件制作完成后存在许多质量隐患,往往因不能=承受自然环境或温度变化影响后而出现多种裂缝问题,此时混凝土承载力将显著下降。
(二)温度因素
外界温度的大幅变化会增加混凝土裂缝发生概率,这是因为在长期受到外界温度影响后,混凝土表面温度快速散发,导致内外部温差过大,特别是在受到热胀冷缩等作用影响后,使得混凝土本身抗应力持续下降,久而久之混凝土表面将会发生不同裂缝现象。若水利工程在夏季炎热或冬季寒冷季节施工时,昼夜温差的影响导致混凝土温差逐步增大,此时混凝土结构性能将持续降低,裂缝问题也就随之而来。同时,当水泥进入水化反应状态后,自然将散发出许多热量,待混凝土内外结构温差>25℃时,温度应力的出现使混凝土结构产生裂缝问题,严重影响混凝土结构质量,不利于水利工程的顺利施工。
(三)养护因素
在混凝土施工过程中,养护是最后一道工序,属于前期施工作业的巩固与保护,需要在完成混凝土浇筑作业后及时开展,其目的便是加快混凝土凝结速度,减少表面裂缝等质量病害问题的发生【3】。如果混凝土后期养护的不及时,或养护过程操作不规范,将导致混凝土表面水分快速流失,或者内部水化热不能及时散发,导致混凝土内外存在较大温差,继而出现温度裂缝。在这种情况下,铁路工程施工现场不但要做好质量检测工作,还需在施工作业完成后,认真遵循相关养护操作规程,有序落实养护措施,根据施工现场温度、湿度变化,合理制定混凝土养护计划,采取必要的洒水养护、覆盖养护等方式,充分发挥后期养护作用,减少混凝土裂缝,避免影响施工质量,为现场检测工作与竣工验收提供基础保障。
(四)超出荷载引起的裂缝
水利工程施工中,如果混凝土构件受到不适宜的施工荷载,或者在基础建筑未稳固的情况下急于进行上层建筑施工,极易导致超载裂缝的出现,超载时,内力弯矩会引发构件产生垂直于纵轴的裂缝。剪力过大时,构件还可能出现斜向裂缝,并向上下两个方向蔓延,这些问题对水利工程的结构完整性与安全性构成严重威胁,需要施工单位谨慎监控施工荷载,确保施工步骤有序进行,防范裂缝问题发生。
三、水利施工中混凝土裂缝的防治技术探讨
(一)加强原材料质量把控
原材料质量是影响混凝土结构稳定性的核心要素,需要在水利施工中给予高度重视,结合水利工程规模,选择与混凝土强度等级合适的水泥、粗细骨料等原材料,为接下来的混凝土施工提供可靠保障【4】。例如在水泥材料选择阶段,将低水化热性质水利作为首选,后期材料配比期间要尽可能选择含泥量较低的粗细骨料,一般不得超出1.2%。而在大体积的混凝土施工期间,需要适当增加骨料使用占比,通常保持在80~85%之间,砂子中石粉为15~18%,结合构件外形特点选择合适的搅拌时间与浇筑方式。同时,在水利混凝土施工期间还需认真做好材料配合比控制,根据水利工程规模与混凝土等级,确定好水泥、砂、石子等材料使用量,逐步优化材料配合比(详情见表1),提高混凝土施工质量。
表1水利混凝土材料配合比
混凝土等级 | 水泥强度(Mpa) | 粗骨料最大粒径(mm)坍落度 | 材料投入量(kg/m3) | 砂率 | 水灰比 | |||
水泥 | 砂 | 水 | 石子 | |||||
C15 | 32.50 | 20.00 | 310 | 645 | 180 | 1225 | 34.5% | 0.58 |
C20 | 32.50 | 20.00 | 404 | 542 | 190 | 1264 | 30% | 0.47 |
C25 | 32.50 | 20.00 | 463 | 489 | 190 | 1258 | 28% | 0.41 |
C30 | 32.50 | 20.00 | 500 | 479 | 190 | 1231 | 28% | 0.38 |
(二)严格把控混凝土施工温度
温度裂缝在水利混凝土施工中比较常见,施工现场要着重加强对混凝土施工温度的控制,尽可能减少混凝土结构内外温差,减少外界因素干扰所导致的裂缝问题,从根本上保障混凝土施工质量达标【5】。在混凝土拌制前期利用冷水做好前期处理工作,将混凝土浇筑温度控制在15~30℃之间,具体温度标准要结合水利施工现场环境与气候条件来决定;在夏季高温施工情况下,不但要把握好混凝土浇筑厚度,还需适当采取有效的降温措施,例如通过降温剂、遮阳遮风、降低混凝土水灰比等等,保证混凝土浇筑处于合适温度;低温环境下要对混凝土进行适当的保温操作,例如在混凝土表面喷洒保温剂,或增加保温材料等等,避免混凝土温度过低所导致的裂缝问题。另外,在混凝土浇筑过程中,施工人员要实时监测混凝土内外结构的温度变化情况,尽可能保持在25℃范围内,结合现场情况控制好撤模时间,防止过早撤模导致混凝土表面出现剧烈变化,进而诱发巨大裂缝问题。
(三)规范混凝土养护流程
养护阶段是水利混凝土施工中不可忽视的关键环节,养护效果的好坏与混凝土结构性能密切相关,想要从根本上减少混凝土裂缝问题的发生,就必须要认真做好施工现场的养护工作,确保混凝土结构温湿度达标,满足水利工程建设标准。目前,常见的混凝土养护方式主要包括自然养护、蒸汽养护两大类,其中自然养护应用频率比较高,具体分为洒水养护、喷洒塑料薄膜养护两种,其目的便是保证混凝土施工后的温湿度适中,减少温度条件变化或施工环境影响所导致的裂缝问题【6】。另外,混凝土的制备与浇筑应尽可能在夜间来进行,这样既能够有效降低混凝土的初凝温度,又能保证混凝土结构始终处于良好状态,并在白天对其表面进行遮盖处理,避免表面水分快速蒸发出现收缩裂缝等问题,不断提高混凝土养护水平,满足裂缝防治要求。
图2混凝土自然养护(塑料薄膜养护)
(四)做好混凝土缩缝密封工作
1.切缝工程的处理
切缝作为混凝土密封的初始步骤,其重要性不言而喻,混凝土完成摊铺后,切缝工作便应立即展开,这一步不仅是为开辟缝隙,更是为确立后续填缝作业的基础,通过精确切缝,可以形成阶梯状缝面,这样的设计巧妙防止密封条下陷,增强密封效果。执行切缝操作时,对切缝机的驾驭能力尤为重要,操作人员必须确保切缝机以稳定、匀速的状态直线行进,严格避免退刀操作,维持切缝的笔直与平整,切缝质量对后续密封条的安装及其密封效果产生直接影响,对切缝精度的把控不容有失。
2.对密封条的安装
密封条的安装可谓缩缝密封工作的灵魂所在,此环节需要两名工作人员协同完成:一人负责涂抹粘接剂并将密封条压入缝隙,另一人则利用嵌缝工具进行紧密压实,在此过程中,密封条的压实程度与嵌入深度都是决定性因素。为确保密封条的稳固与密封性能,安装流程必须遵循严格的工艺要求,安装过程中,先安装的密封条需去除上部胶带,后安装的则需剪去下部胶带,确保各密封条之间紧密贴合,通过嵌缝工具进行多次压实,可进一步提升密封条的嵌压品质。
3.对于密封胶的灌入
在混凝土缩缝密封作业中,密封胶的灌入环节无疑占据着举足轻重的地位,这一步骤不仅标志着整个密封工作的收尾,更在很大程度上决定了密封效果的优劣。灌胶前,对密封胶进行适当的加热处理是不可或缺的步骤,加热的目的在于提升密封胶的流动性,确保其能够顺畅地灌入缝隙之中,值得一提的是,加热温度的控制尤为关键,通常建议维持在1200至1400摄氏度的范围内,这一温度区间既能保证密封胶的流动性,又能避免其性能因过高温度而受损。灌胶过程中,预热后的嵌缝机是不可或缺的工具,通过其精准操作,可以确保密封胶均匀且连续地填充到缝隙之中。工作人员在这一过程中需保持稳定的操作速度,既要避免灌胶过快导致的溢出,也要防止过慢造成的填充不均,密封胶的灌入质量对于混凝土结构的密封性能和耐久性有着直接且深远的影响,严格控制灌胶过程中的每一个细节,是确保工程质量、延长结构使用寿命的关键所在。
四、结束语
综上所述,混凝土裂缝防治是水利工程施工中的重要环节,与工程施工质量、安全、进度等在一定程度上都有着比较密切的关联,直接影响到水利工程的最终建设效果。鉴于此,水利施工单位需要根据在建工程的实际情况,找准混凝土裂缝发生的主要原因,从材料质量、施工温度控制、养护操作等环节入手,严格规范混凝土的施工流程,降低混凝土裂缝发生的概率,确保混凝土结构整体质量符合水利工程建设标准,促进水利工程项目按时保质地建成。
【参考文献】
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