水利水电工程中混凝土裂缝的防治.pdf

80STONE2023 No.8STONE质量控制石材水利水电工程中混凝土裂缝的防治郭海龙（酒泉市泓坤水利水电工程有限公司，甘肃酒泉7 3 5 0 0 0）作为水利水电工程中必不可少的材料，混凝土发挥着巨大的作用，其施工技术也相对完善。但由于混凝土材料本身的特征，使其容易出现裂缝问题，这不仅影响混凝土自身结构，还关乎水利水电工程的结构完整性与稳定性，甚至威胁周围居民的人身安全。因此，加强水利水电工程混凝土裂缝防治十分重要。1水利水电工程施工中混凝土裂缝成因1.1收缩裂缝混凝土凝固过程中，由于其硬化过程所导致的体积变形便会产生收缩裂缝，包括小裂缝和宽度较大的裂缝，影响混凝土内部结构。在水利水电工程施工中，收缩裂缝较为常见，其宽度一般低于0.0 5 mm，是混凝土本身特性所产生的正常裂缝类型，并非超出载荷后所产生的问题。在施工阶段，由于水泥本身受外部温度影响，出现水化热现象而收缩，进而产生裂缝，如图1 所示为收缩裂缝原理图。收缩裂缝一般与筋相平行，是规则排列的条状，不会相互交叉，在大体积混凝土施工中更为常见，且危害相对较大，会影响建筑整体结构。压自由变形拉实际变形拉应变(a)变形（b）温度分布（c）应力分布图1 收缩裂缝原理图1.2温差裂缝水利水电工程施工期间，受内外温差的影响所产生的裂缝即为温差裂缝。在不同季节下，温度不断变换，混凝土中的水会在低温下结冰，使得混凝土内部体积变大，产生渗透压力，压力的作用下，产生裂缝。在拆模的过程中，混凝土表面的温度会快速发生变化，施工初期阶段，受到水热化影响，其内部的温度不容易向外散发，很容易产生温差裂缝。1.3施工裂缝施工裂缝在工程中十分常见，且产生原因较多，包括施工技术的使用、施工操作等多种原因。施工裂缝往往不按规则出现，大多随机分布，通常是由于模板粘结不足或浇筑操作不当导致的。在构件生产的过程中，若是未对模板进行浇水润湿处理，或未使用高质量的隔离剂，都容易使得混凝土上产生横向或纵向的贯穿性裂缝。在构件制造期间，模板本身可能由于粘结作用，吸附着一定的水分，若是在混凝土内部加的水较少，将导致混凝土内部出现膨胀，拉裂其表面结构，破坏内部结构的稳定性，出现施工裂缝。还有的施工期间随意摆放构件，未按照要求合理设置吊装位置，在一定程度上破坏混凝土构件等，也使得施工裂缝影响水利水电工程施工质量。1.4沉降裂缝沉降裂缝大多出现在不平衡的构件中,如项目施工时的钢筋承担在了施工应力范围内,从而形成混凝土裂纹。下沉断裂主要发生在填土基础中,在土基下沉的过程中,堤防和建筑地基间形成相互作用应力,影响水利水电施工的安全性,尤其在后期对其危害更大。通常情况下，沉降裂缝较大，且其深度与地基沉降程度有着很大的关联，沉降程度越大，受力越不均匀，产生的裂缝就越宽。沉降裂缝一旦出现很难一次完全处理，所以必须在施工期间做好相应的防治措施。2水利水电工程施工中混凝土裂缝的防治技术水利水电工程建设施工当中，由于施工环境本身就较为复杂，施工技术标准相对较高，很容易出现混凝土裂缝问题，而若是一旦出现混凝土裂缝，将会影响整个混凝土结构质量，从而影响整体建筑的结构安作者简介：郭海龙(1 9 8 4一)，男，甘肃省酒泉市肃州区人，工程师。主要从事水利工程施工工作81石材2023年8 期SHICAI质量控制材全性，不但会锈蚀里面的钢筋，而且会导致里面的水渗漏严重，产生污染的水源，而污染特征水源从钢筋内的渗人又会导致钢筋变得松动的现象，削弱钢筋的安全性，削弱建筑压力承受能力,危害整个建筑工程的使用效果，甚至威胁使用人员的生命安全。目前水利水电工程受到越来越多的重视，加强研究水利水电工程施工中的混凝土裂缝防治技术具有重要意义。2.1优化材料选择和配比材料的选择和配比直接关乎施工后期的裂缝产生和整体质量。首先，在材料选择方面，要做好对整体结构的分析，严格按照国家规定标准把控材料质量，避免为了节约成本忽略材料质量的问题发生。其次，要注意控制混凝土整体质量，作为水利水电工程中的重要材料，其质量由原材料配比所决定，直接关乎混凝土裂缝是否产生，关系到建筑质量。所以，必须在混凝土配比过程中，不断试验原材料用量情况，确定科学合适的原材料配比，保证用量标准，并在混凝土制作过程中，严格地依据试验要求掌握混凝土中各原材料的使用比例，以提高混凝土产品质量。在原材料比例的混合工艺中,也应适当降低混凝土消耗,提高一级粉煤灰水泥消耗比例，减少水胶的比例在合理范围内，实行二级配粗骨材技术。但为了全面提高水泥的耐腐蚀高强性能,从而降低温升、减少收缩,还应该通过加人配比合理的水泥进行综合利用技术。在易于出现裂纹的地方，即裂缝周围或转角处，合理设计斜筋，用预应力等代替水泥承受的拉应力，以有效防止混凝土裂纹发生使用低、中强度的水泥，充分利用混凝土后期的强度优势，以尽量避免由于材料配比不科学导致的裂缝问题 2 。由于混凝土质量与其搅拌制作过程有着密切关联，为避免裂缝产生还需控制搅拌技术。在机械设备使用中，要控制混凝土原材料向搅拌机中的添加顺序，控制添加量，在搅拌后要检验混合料的质量和性能指标等，确保其符合要求后再加以使用。2.2加强温度湿度控制混凝土施工期间，温度湿度的控制尤为重要。为避免由于温度应力对混凝土结构产生不良影响，必须保证对施工过程温度的实时控制，确保操作的规范性。在各环节施工结束后，检测混凝土及现场温度，控制施工温度在合理范围内。在混凝土配比中，尽量减少水泥使用量，将其控制在45 0 kg/ml以下，并将水灰比控制在0.6 之内，降低水热化问题。在搅拌过程中，改善搅拌技术，使用二次风冷的新工艺，降低混凝土浇筑温度，还可向混凝土中添加适量外加剂，使其发挥缓凝、增塑、减水的功能，以改善混凝土混合物的保水性、流动性，降低水热化问题。搅拌混凝土材料期间，也要随时检测材料的温度，使其满足施工标准。控制施工程序，保证浇筑分块、分层进行，以提高散热效果。在大体积混凝土施工中，还可在其内部设置冷却管道，向其中通入冷气或冷水，以降低混凝土内部温度，控制内外温差。在混凝土施工完成后还需由专业人员做好相应的养护和检测工作，降低混凝土内外温差。在夏季炎热天气应做好洒水养护，在其表面覆盖草料等，以控制其表面温度；在冬季寒冷天气应做好保温措施，避免受寒潮影响，以此全面控制混凝土温度和湿度,减少裂缝产生，保证施工效果。2.3加强浇筑现场管理混凝土浇筑过程是影响混凝土质量的关键，也是影响混凝土裂缝产生的直接性因素。在施工过程中，浇筑技术和操作过程直接影响混凝土裂缝产生的概率，是水利水电工程施工中的关键一环。因此，必须要加强浇筑现场管理控制，严格监管混凝土浇筑技术的过程规范性，使其达到施工技术标准和质量要求，有效避免由于混凝土浇筑不实或混凝土存在空隙等问题导致的混凝土裂缝问题，影响混凝土整体质量，进而影响工程施工质量和进度，影响水利水电工程的使用期限。浇筑施工中，浇筑的速度是影响混凝土质量的关键因素，应严格控制混凝土浇筑速度，避免其浇筑过快或过慢，增加混凝土裂缝产生的概率1 3)。在实际浇筑现场施工中，应严格约束管理施工人员操作行为，保证其施工技术和设备使用的规范性，确保浇筑速度符合施工标准要求，以此确保钢筋结构对混凝土受力均匀性，确保混凝土的凝固效果达到规定质量标82STONE2023No.8STONE质量控制石材准，以此减少混凝土裂缝的产生，从根本提高混凝土整体质量与强度，提高水利水电工程质量。2.4优化钢筋结构搭建水利水电工程建筑施工中，钢筋混凝土最为常见且发挥着较好的效果，有利于提高工程整体质量，延长工程使用期限。在混凝土施工中，钢筋基础结构的搭建是必要环节，在钢筋结构搭建完成后，进行混凝土浇筑工作，以确保混凝土结构的坚固性。在干燥的环境下，混凝土本身会产生出现一定的收缩现象，而其收缩的产生与收缩的强度大小与钢筋结构的作用力之间有着必然联系。因此，必须注重钢筋搭建的优化，注意其搭建比例，才能够确保钢筋结构产生合适的作用力，作用于混凝土结构，提高混凝土结构的坚固性，降低混凝土裂缝出现的概率，进而提高水利水电工程质量，延长其使用期限。钢筋搭建效果和结构比例，与钢筋本身的粗细也有一定的关系，为保证钢筋搭建结构的优化，使其在混凝土坚固性能中发挥作用，还应注重钢筋规格的选择，严格按照混凝土施工需求选择合适粗细的钢筋(4。同时，注重钢筋结构和混凝土配比比重搭配，尽可能优化钢筋结构，提高水利水电工程中混凝土强度，减少混凝土裂缝出现。2.5强化宽大裂缝处理对于开裂的混凝土，及时做好修补措施是必要的，是避免混凝土裂缝继续扩大，影响整体结构的关键。常见的混凝土裂缝修补技术主要包括填充法、注人法和表面涂层法等，对于不同类型的裂缝采取不同的修补方法。在处理宽大裂缝时，首先需处理缝面，通过打磨方法，将混凝土裂缝表面的杂质、油污、裂缝内的石子等杂质清理干净，清理裂缝两侧1 5 厘米左右范围，并使用高压枪冲洗裂缝周边的混凝土面，确保冲刷干净。其次，对混凝土进行钻孔埋管施工，设置排水排气孔，按照裂缝的走向，在每隔5 0 厘米左右的位置钻孔，向其中安装灌浆管，控制孔深和孔径分别在40 cm和2 5 mm左右 5 。沿着裂缝的方向，使用速凝水泥经预埋的排水排气管完全封闭裂缝。向灌浆孔内通水，检验其压力大小，确保灌浆孔的通畅性，判断裂缝的严密性。在裂缝封闭完成且速凝水泥固化后，通过灌浆泵，经灌浆孔向混凝土内部注水，控制注水压力，再一次观察灌浆孔的通畅度，检查其周围是否有出水问题。将灌浆管阀门关闭，检查裂缝密封处是否渗水，直到裂缝完全不渗漏为止，保证裂缝密封性。使用CW弹性环氧灌浆材料，向宽大裂缝中做灌浆处理，从底部通过进浆管开始注浆工作，直到上部的回浆管内排除气体和水为止。通过判断孔的吸浆程度，不断调整灌浆压力，直到吸浆率下降至0.0 1 1/min后，持续保持该压力灌浆3 0 min左右，停止灌浆过程，等待混凝土凝固，以此确保将宽大裂缝全部密封处理，避免其进一步恶化影响整体结构。2.6做好科学养护混凝土拆模后，要对其做好养护工作，通过覆盖草帘、浇水等方式做好保温保湿处理。混凝土的养护，重点在于保证其整体强度和稳定性，使其具有更强的承压能力，避免在初期产生裂缝。在水利水电工程中，更是要注重对混凝土的养护工作。钢筋生锈是由于发生氧化反应，为避免氧化反应发生，应加大混凝土的密实度，以避免空气进人其中，发生反应，对此可通过增加混凝土表面的保护层厚度等方式进行。通过在混凝土表面涂刷沥青、环氧树脂、聚合水泥砂浆等防腐层，保证混凝土的密实度。另外，蒸汽养护方法是通过空气与蒸汽混合，对混凝土构件加以养护的常用养护方法，可以为混凝土创造良好的硬化条件，加快其硬化速度。使用蒸汽养护方法，要注意控制温度，按照内外温差低于2 0%的标准加以控制，并严格控制养护的时间、温度和湿度等条件。一般情况下，当室内环境温度超过5 C时，就需对混凝土进行养护工作，分阶段性养护，通过浇水等方式进行。在养护的初始阶段，为避免混凝土快速水化，还需做好保湿处理。若是养护期间出现雨天或寒冷天气，还需做好适当的保温措施，避免养护不当出现温度裂缝。一般来说，水利水电工程中混凝土养护工作要超过14d，直到混凝土整体结构强度在设计标准7 0%以上，才能依次拆除模板。83石材2023年8 期SHICAI质量控制材3结论综上所述，混凝土裂缝在水利水电工程中是常见问题，其成因各有不同，但都会在一定程度上影响混凝土结构和强度，影响水利水电工程质量。因此，必须加强裂缝防治技术的应用，通过优化材料选择和配比、加强温度湿度控制、加强浇筑现场管理、强化宽大裂缝处理、做好科学养护等方式，减少裂缝产生，保证水利水电工程质量。（上接第6 1 页）消除了横向移动工况下的不安全因素，同时可节约过渡支腿专项设计加工费用1 5 万元，节约架桥机2 0 m主梁标准节费用8 万元。（2）减少了旧桥的施工荷载（3 0 0 t的架桥机空载状态下自重达3 5 0 t，吊装3 5 m边跨边梁时重量达135.96t，考虑其它荷载重量1 0 t，单个架桥机过渡支腿承重考虑可变荷载高达1 1 7 t。增加临时支墩后，架桥机选型考虑QJ40m/160t的架桥机空载状态下自重为1 3 0 t，吊装3 5 m边跨边梁重量1 3 5.9 6 t，考虑其它荷载重量1 0 t，单个架桥机过渡支腿承重考虑可变荷载69t），6 9 t 1 1 7 t，优势明显。（3）经计算减少施工工期约3 个月（上接第6 4页）并与工程地质勘察报告进行对比。5结论综上所述，该桥梁桩基施工中，采用了溶洞桩基成孔技术，已安全高效地完成了整个桩基的施工。工程实践证明，该技术不但能极大地提高工程效率，而且能保证工程质量，减少安全隐患。该工程技术方案具有以下优点：（1）施工工效高：在桩基施工中，由于在遇溶洞地质前，已有针对性地制定了处治措施，减少了由于处治措施不当而浪费的时间，大大缩短了桩基成孔的时间。（2）对周边地质环境的影响小：在新建桥梁桩基施工前，对原桥基础及地质情况进行了详细的调查，对新建桥梁桩基施工可能对原桥基础造成不良影响的，进行了预注浆加固处理，保证了钻孔遇岩溶时原有桥梁的安全。（3）施工质量参考文献1海卫华.水利工程施工中混凝土裂缝的防治技术研究D.工程与建设,2 0 2 2,3 6(0 4):1 1 2 4-1 1 2 5.2】肖兵.解析水利水电工程施工中混凝土裂缝处理技术D.长江技术经济,2 0 2 2,6(S1):83-85.3张强.水利水电工程施工中混凝土裂缝的防治D.山西水利科技,2 0 2 1,(0 3):3 8-40.4杨信国.水利水电施工中混凝土裂缝的主要原因及防治技术D).中国高新科技,2 0 2 1.(1 2):1 2 3-1 2 4.5董学臣.论水利水电建筑工程施工中混凝土裂缝的防治D.工程建设与设计,2 0 2 1,(0 6):1 43-1 45.参考文献1】程叙埕，熊欢，张腾.老旧桥梁改造再利用技术D.施工技术（中英文），2 0 2 2，5 1（1 5）：2 5-2 8.2】贾卫东，宋军，邢世玲.5 2 5 m简支转连续组合箱梁桥的支座更换施工方法研究D).建筑结构，2 0 2 2，5 2（S1）：3 1 7 0-3173.3李富，黄华江，李明国.高速公路桥梁盖梁顶升施工与监测DJ.广东公路交通，2 0 2 2，48（0 6）：7 8-8 1.4】刘俊岭，杨汉彬，杨万理，等.深水大跨桥梁施工技术2 0 2 0年度研究进展D).土木与环境工程学报（中英文），2 0 2 1，43（S 1）:2 9 7-3 0 7.5】李鹏飞，高菲娟.公路桥梁施工中大直径钻孔桩施工技术D.交通世界，2 0 2 1（1 0）：1 0 0-1 0 1.6】巫容初.南彭跨线桥梁改造加固方案设计D.交通建设与管理，2 0 2 1（0 5）：1 2 2-1 2 3.好、安全性高：该施工技术方案，能一次性成孔，回填次数少，孔壁顺直，减少了扩孔率及发生孔的可能性，降低了施工中的风险。参考文献1吴仕林，马贵红.富水区多层岩溶桩基施工技术.云南水力发电，2 0 2 1，3 7（1 0）：1 0 7-1 0 9.2】张叔恩.广东某高速公路桥梁岩溶桩基处治的研究D.建筑技术开发，2 0 2 2，49（2 0）：1 46-1 48.3】程文星.岩溶地区钻孔灌注桩成孔的施工技术D.建筑技术开发，2 0 2 2，49（0 3）：2 7-2 9.4】易志勇.灌浆法在桥梁隧道施工技术中的应用研究D.散装水泥，2 0 2 2（0 4）：1 2 2-1 2 4.5】王芳，陈正，陈建枫，陈博.岩溶区冲击钻孔灌注桩半护筒成孔技术).交通建设与管理，2 0 2 2（0 2）：6 8-6 9+1 3 9.6林学华.岩溶地质建筑工程中冲孔灌注桩成孔难点及处理研究D).福建建材，2 0 2 1（1 2）：7 3-7 5.