关于水利施工中混凝土裂缝的分析及控制论文
关于水利施工中混凝土裂缝的分析及控制论文
1前言
混凝土是水利施工的重要材料，其凝结效果直接影响着水利施工质量。受环境因素、温度因素、操作因素等的影响，水利工程施工过程中混凝土凝结冷却后非常容易出现裂缝，造成水利工程防水效果大打折扣，严重时甚至会对水利工程质量及使用寿命造成威胁。分析水利施工中混凝土裂缝的形成原因，在该基础上实施针对性控制，已成为水利施工的重中之重。
2混凝土裂缝防治的必要性
混凝土裂缝在当前水利工程中屡见不鲜，是影响水利施工质量的主要因素。当前混凝土裂缝主要包括温度裂缝、干缩裂缝、塑性裂缝等。
温度裂缝主要包括“外约束”裂缝和“内约束”裂缝两大类。“外约束”裂缝主要指混凝土结构受到物体阻碍和牵制作用形成的裂缝;“内约束”裂缝主要指由混凝土内部质点之间的相互约束形成的裂缝其中“外约束”裂缝对水利工程结构的损害较大，很容易引起水利工程渗漏、坍塌。
干缩裂缝往往发生在水利工程中的墙板位置，一般呈现不规则放射状或龟裂状，裂缝深浅不一，多成片出现，对混凝土结构损害较为严重，其具体状况见下图。除此之外，干缩裂缝还往往出现在框架、梁柱、埋管等区域，裂缝一般与其约束应力方向一致。
塑性裂缝主要由塌落、收缩导致。混凝土凝结的过程中受外力挤压，其内部应力逐渐发生变化导致沉降产生。在出现沉降后混凝土结构一般顺着应力方向产生塑性裂缝。除此之外，当混凝土处理操作不当时会直接造成混凝土收缩效果受到影响，使其产生塑性裂缝。这种裂缝一般宽度在0.5～2mm左右，多在水利工程结构表面，对整体结构危害相对较轻。
许多水利工程都因混凝土裂缝出现了不同程度的渗漏、坍塌等问题，在很大程度上影响了工程质量，严重时甚至导致人员伤亡，给水利工程带来了无法挽回的损失。部分裂缝虽然没有对水利工程造成直接影响，但其导致水利工程结构稳定性下降，一旦遭受地震、洪水等侵袭，水利工程根本无法达到预期的防护效益。为此，在水利工程施工过程中需要对混凝土裂缝产生的原因进行全面把握，分析水利工程中导致混凝土裂缝的诱因，追其究竟，对症下药，从而降低混凝土产生裂缝的可能性。除此之外，还要做好混凝土裂缝控制，依照施工规范及施工要求实施相应裂缝处理，最大限度降低混凝土裂缝对工程质量的影响。
3水利施工中混凝土裂缝成因
3.1温度因素
温度是导致混凝土裂缝产生的重要因素。水利施工时混凝土初凝的过程中当温度骤然变化时或温度差异较大时混凝土的凝结效果将出现非常大的差异，导致温度裂缝的产生。正常温度下混凝土凝结的过程中表面拉应力与内部拉应力几乎相同，此时混凝土正常凝结;温度差异过大时混凝土凝结的过程中表面拉应力与内部拉应力明显不同，混凝土“外松内紧”或“外紧内松”。当超过混凝土抗裂范围时，混凝土出现裂缝。由温度导致的混凝土裂缝往往呈现出“两段重，中间轻”“向阳重、背阴轻”的特性，即温度高的区域一般裂缝出现的可能性较大且裂缝程度较大。
3.2材料因素
混凝土施工的过程中对材料的要求非常严格，一旦出现材料质量问题、材料配比问题等均可能导致混凝土产生裂缝，对水利工程质量造成威胁。尤其是在混凝土材料配比过程中水泥沙含量较高、水灰比较大、外加剂添加时间不合理、外加剂添加量不恰当等均会造成混凝土凝结效果受到影响，使其凝结过程中出现裂缝。材料不当或材料配比不当会直接造成混凝土凝结过程中的收缩程度出现差异，如泥沙量较高时混凝土收缩程度加大、石灰用量增多时混凝土收缩量加大、矿渣硅酸盐作为外加添加剂时混凝土收缩明显提升等。当混凝土收缩量增加时表面和内部拉应力出现明显差异，此时混凝土产生裂缝的可能性加大。
3.3地质因素
水利工程施工过程中对地质条件要求较高，地质条件直接影响着水利工程质量，稍有不慎将会给水利工程带来严重的损害。就混凝土裂缝而言，在地下水丰富区域、软土层区域、储水层区域进行大型工程施工时，如果地基处理不当就会产生沉降，造成混凝土裂受力不均匀，出现大面积裂缝。这种裂缝对水利工程结构影响非常严重，需全面重视。
3.4人员因素
近年来由人员操作不当或管理不当引起的水利施工混凝土裂缝问题层出不穷，已经成为水利工程施工过程中首要解决的问题。如果在混凝土施工过程中没有严格依照施工流程完成混凝土的处理及施工，造成混凝土收缩效果受到影响。尤其是大体积混凝土凝结工程，施工不规范直接导致混凝土结构受到影响，很容易使大体积混凝土龟裂。如果在管理工作开展的过程中并未做好混凝土施工的管控，对混凝土施工过程中的各个细节进行处理，做好混凝土的养护，会造成混凝土结构龟裂。如果缺乏针对性保护装置和养护体系，没有对混凝土凝结过程中的温度、湿度、压强等进行控制，这可能直接导致混凝土的抗压能力降低，使其产生收缩裂缝、温度裂缝等。
4水利施工中混凝土裂缝的控制措施
4.1做好施工设计，规范施工流程
水利施工的过程中要依照施工要求及规范对混凝土施工进行设计，在此基础上形成科学的混凝土施工流程，使其能够严格依照规定顺利施工。上述设计时人员要把握好混凝土施工各个重点，对容易产生裂缝的区域和部位进行重点关注，设计相应的控制手段对其裂缝进行预防和处理，从根本上降低水利施工中混凝土产生裂缝的可能性。除此之外，还要做好混凝土配筋加固设计，依照工程状况对施工工艺进行设计，确定配筋加固时的各项操作规程，最大限度降低配筋对混凝土拉应力的影响，减小配筋加固过程中可能出现的混凝土结构问题。
4.2依照施工规范，科学设置配比
混凝土施工的过程中对材料配比及材料质量要求非常严格。为了避免混凝土裂缝的产生，在材料选择方面，要选用优质混凝土原料，即所选用的水泥、砂石等均需达到国家规范标准所要求的质量等级。在混凝土配比的过程中，需严格依照规范确定水灰比。当骨料收缩性较大时可以适当增大水灰比，从而保证混凝土的凝结效果;而在外加剂选择的过程中要尽量选取粉煤灰一类的活性混合材料，这样能够有效提升混凝土凝结过程中的水化热温度，缩小混凝土的内外温差，大大降低了裂缝产生的可能性。必要时还可以在混凝土配置过程中加入一定的.钢筋，通过钢筋提升混凝土的拉应力，使其内外拉应力平衡，从而避免裂缝的产生。
4.3定期进行检查，做好实时管控
水利工程施工过程中需要对混凝土裂缝进行定期检查，在混凝土凝结后观察是否存在深层裂缝、贯穿裂缝及表面裂缝。一旦发现上述混凝土裂缝需依照具体状况进行相应处理，如深层裂缝、贯穿裂缝可利用限裂钢筋凿除后重新浇筑铺设，表面裂缝可直接浇筑找平;要对混凝土凝结过程进行管控，依照混凝土凝结状况实施相应的养护。一般而言，混凝土凝结初期内部拉应力较小，此时可以适当增加内部温度或湿度提升其拉应力，使其内部和表面拉应力保持一致。该过程可以直接采取塑料覆盖、定时洒水等方法，养护操作较为简单。与此同时，还要对不同的裂缝形成相应的控制内容，其具体包括:
a.温度裂缝控制。依照水利施工中混凝土的环境状况、温度状况等设置相应的保温装置或导热装置;在容易出现裂缝的区域设置强筋保护装置，减小混凝土内部和表面拉应力差值;尽量使温度恒定在常规范围内且避免使用易膨胀性材料，必要时可以预留变形缝，以减少混凝土裂缝的产生。
b.干缩裂缝控制。依照施工要求对混凝土材料配比进行严格把握;浇注完成后定时洒水保湿，使混凝土凝结过程中湿度处于合适范围内，保证内部及表面拉应力平衡;要依照要求进行填埋、压实，成型前要对混凝土进行二次抹压;使用薄膜、塑料等进行覆盖，避免出现混凝土裂缝。
c.塑性裂缝控制。该混凝土裂缝控制的过程中需要做好浇筑过程中的振捣，使混凝土压实;要在混凝土凝结前进行二次抹压。
4.4实施相应修补，进行针对处理
水利施工过程中出现混凝土裂缝后人员要及时对其进行修补，合理运用表面覆盖法、充填法、注入法等对裂缝进行处理，最大限度降低混凝土裂缝对水利工程结构的影响。
表面覆盖法处理的过程中主要针对浅层裂缝。该处理方法运用时只需要对混凝土裂缝表面进行打磨，使用树脂对打磨后的裂缝进行填充并覆盖特制薄膜即可;充填法主要处理深度在0.5mm左右的混凝土裂缝。该方法运用的过程中需要先借助工具开凿混凝土裂缝，使其形成“V”形或者“U”形槽，槽宽一般在10cm左右。处理完成后运用混凝土或封闭材料将开凿的槽填满即可;注入法主要处理细长型裂缝。该方法运用的过程中直接借助真空泵对混凝土裂缝进行处理，使其内部形成真空的环境。然后再对混凝土裂缝进行灌浆，将混凝土灌浆料或弹性聚氨醋灌浆料等注入到裂缝中，对裂缝进行填充。
5结语
混凝土裂缝很容易造成水利工程泄漏、坍塌等故障，严重影响了水利工程的安全效益及经济效益的发挥。施工中在对混凝土裂缝进行控制时，需要依照混凝土裂缝状况及其诱因做好混凝土施工设计。在此基础上形成相应的预防措施、管理措施、养护措施及修补措施，做到事前预防、事中控制、事后补救，从根本上提升水利工程混凝土施工效果。