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摘 要:在水利工程施工过程中,混凝土材料是使用最为广泛的一种实用型混合材料。然而由于混凝土的特殊结构导致其容易产生裂缝现象,混凝土裂缝是水利工程施工过程中最为常见的危害之一,混凝土产生裂缝原因是多种多样的。混凝土裂缝对整个水利工程建筑物的危害程度也大小不一,但是混凝土裂缝却很有可能会引发其他一些更严重的危害,过多的混凝土裂缝会严重影响到水利工程建筑物的整体质量和使用寿命。因此,必须加强对水利工程施工中混凝土裂缝的重视,并采取积极有效的方式加以解决。文章针对在水利工程施工中混凝土裂缝的多种原因进行深入分析与研究,从而探索出如何有效地控制水利工程施工中混凝土裂缝产生的技术策略。
关键词:水利工程;施工;混凝土裂缝;控制;技术分析
中图分类号:TV332 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)23-0024-02
1 混凝土裂缝产生的原因分析
1.1 混凝土受环境温度及湿度的影响
温度和湿度对混凝土有着非常重要的影响作用,直接决定着混凝土的质量好坏。在混凝土的实际制作过程中,硬化时水泥材料将会释放出大量的水化热能,并使混凝土的内部温度不断地上升,从而在其表面形成了一定的拉应力,之后在冷却的过程之中,其内部也会形成一定程度的拉应力,如果混凝土表面和其内部的拉应力超过了混凝土所能承受的抗裂能力时,混凝土就会产生裂缝。
另外,在水利工程施工完成之后,如果对混凝土的护理措施不周,再加上混凝土周围温度不断变化,也很容易导致混凝土裂缝。
因此,温度及湿度对混凝土的质量有着不可忽视的重要影响,是控制混凝土裂缝产生必须考虑的重要因素。
1.2 混凝土制作材料及其配合比例不当
制作混凝土时所选用的制作材料以及材料的配合比例直接影响并决定着混凝土的实际抗拉强度,是导致混凝土产生裂缝的主要原因之一。制作材料的配合比例不当主要是指水泥用量过大、含砂率不恰当、水灰比例过大、所选用的外加剂不恰当以及所选用的砂石骨料种类不恰当等,这些因素虽然不同,但都是互相关联的。由这些因素造成混凝土产生裂缝的原因主要有以下三点:
①混凝土制作材料中所含的泥沙量太大,使得混凝土收缩程度加大,更容易使混凝土产生裂缝。
②由于材料骨料的颗粒直径越细,混凝土需要的石灰用量以及用水量就会越多,后期混凝土的收缩量也会越大,此时如果选用的混凝土外加剂、掺和村料及其比例不恰当,无疑又增加了混凝土的收缩程度,引起混凝土裂缝的产生。
③由于混凝土制作时所选用水泥品种的原因,矿渣硅酸盐水泥比普通硅酸盐水泥的收缩程度大,在近几年的水利工程施工中,一般不再使用前者,而是广泛地使用后者,以从根本上减小混凝土产生裂缝的可能性。
1.3 水利施工过程及其现场护理的影响
在水利施工过程时,如果在现场浇捣混凝土中振捣或插入不恰当,无论是漏振还是过振都会在一定程度上影响混凝土材料的均匀性以及密实性,从而导致混凝土产生裂缝;在从高空中进行浇注混凝土时,风力太强、日晒过强等原因都会增大混凝土的收缩值;同时,如果现场的护理措施不恰当,使得混凝土在早期就开始脱水,就很容易引起混凝土在后期过程中产生裂缝。另外,对现场使用的模板拆除方式不够准确所造成的模板产生裂缝以及拆除模板时间过早也是造成混凝土后期产生裂缝的重要原因。上面所列举的原因都会在一定程度上使混凝土收缩值过大,从而导致混凝土产生裂缝。
2 水利工程施工中控制混凝土产生裂缝的技术策略
2.1 合理设计水利工程施工方案
在设计水利工程施工方案的过程中,需要对混凝土容易产生裂缝的部位特别关注,在构件材料截面允许并且不改变配筋率大小的条件下,所选用钢筋的直径和间距越小,在水利工程施工过程中就越能够有效地减小混凝土产生裂缝的可能性。另外,可以根据混凝土允许的裂缝宽度值合理的设计,从而能够在实际水利工程施工过程中有效地预防混凝土产生裂缝,以保障水利工程建筑物的质量以及耐久性。另外,还需要重视混凝土构造的配筋加固过程,选用合适规格的钢筋材料,例如可以较多地采用直径较小、间距较小的配筋材料对混凝土进行加固,这种方式能够有效地防止混凝土在施工过程中产生裂缝。高效的水利工程施工方案是减少和控制混凝土产生裂缝的关键,因此,水利工程施工方案的设计必须科学、合理且安全、可靠。
2.2 加强对水利工程施工原料的质量及比例控制
在实际的水利工程施工中,要严格按照水利工程建筑物结构的标准来选择恰当的混凝土原料,如所选用水泥材料等级的高低、沙石的质量等,在浇注混凝土的过程中,必须确保各种原材料的合格率,只有这样才能在水利工程施工中有效地减小混凝土产生裂缝的可能性,才能从根本上保障水利工程建筑物的质量。在对混凝土的原料进行浇注搅拌时,应尽可能地减少水泥的使用量,适当地加入适量I级粉煤灰,并且严格控制水胶的比例,加入适量的粉煤灰能够在一定程度上减小混凝土的收缩程度,缓解混凝土表面与内部的温差,从而在一定程度上增强混凝土的抗腐蚀性能,提高混凝土的质量,减小混凝土产生裂缝的可能性。另外,如果在混凝土容易产生裂缝的位置安装适量的钢筋,能够使得混凝土中的拉应力直接由安装的钢筋承担,从而能够有效阻止裂缝的产生。
2.3 加强对水利施工过程中质量的监管和控制
在实际的水利工程施工过程中,预防混凝土产生裂缝的工作是开展前期防治工作的关键措施,做好防治工作才能够保证混凝土在施工的初期阶段内部收缩力减小,通过控制构件的湿润程度,针对体积比较大的混凝土构件,需要采用流水或者蓄水的方式加以养护,另外还需要严格考虑对其护理的时间周期,同时,在水利工程施工时还要全面、充分地考虑水泥硬化时的水化热现象,在采取了安全、可靠并且有效的降温措施以后,最大限度地减少水化热高峰的出现期。在完成对混凝土的浇注工作之后,必须使用有效的蓄水保温手段,例如在混凝土的表面使用塑料薄膜将其覆盖、使用彩色面条对其进行覆盖等进行严格、细致的护理,从而最大限度地减小混凝土表面与其内部的温度差别,进而减小在实际的水利工程施工过程中混凝土产生裂缝的可能性。
2.4 水利工程施工过程中加强对混凝土裂缝的检查
水利工程施工过程是一项体系庞大、耗时较久的工程,又由于造成混凝土产生裂缝的因素是多种多样、变化多端的,因而在实际的水利工程施工过程中,总会不可避免地产生混凝土裂缝,这直接影响整个水利工程建筑物的质量。因此,在实际的水利工程施工中加强对混凝土裂缝的检查是非常有必要的。混凝土的裂缝情况一般情况下分为以下三种:深层裂缝、贯穿裂缝以及表面裂缝。针对深层裂缝和贯穿裂缝,需要通过风镐、风钻或者是人工的方法对其进行凿除裂缝,直致裂缝被完全地清除干净并没有丝毫的裂缝,这时的凿槽断面一般呈现为梯形,在此步骤之后再对混凝土材料进行浇注以获得较高质量的混凝土。另外,在利用限裂钢筋对混凝土的深层裂缝进行凿除处理时,尽量等到混凝土的内外温度完全恢复为常温后,在裂缝处铺设1~2层的钢筋材料,之后再对混凝土进行浇注。如果混凝土的裂缝只是表面上的裂缝可不必担忧,且完全可以不做任何的处理,因为混凝土表面的裂缝对混凝土结构应力、耐久性以及安全性的影响很小,不必理会。
2.5 水利工程施工后期加强对混凝土裂缝的修补工作
在水利工程施工后期,恰当的修补工作可以促使混凝土保持饱和的状态,对增强混凝土的安全性能以及耐久性有着非常重要的作用。修补混凝土裂缝的主要措施有以下三种:
①表面覆盖法,其是指在混凝土的裂缝表面覆盖一层特制的薄膜,从而实现对混凝土裂缝的修补。表面覆盖法要求事先使用钢丝刷对混凝土的裂缝表面进行打磨,之后再使用足量的清水将打磨的表面冲洗干净,等到其表面完全干燥之后再用树脂将之前打毛后的混凝土裂缝表面的气孔完全填充满,最后则在混凝土的裂缝表面盖上准备的修补材料,例如塑料薄膜、彩布条等。
②充填法,当混凝土产生的裂缝宽度超过0.5 mm时,可顺着裂缝处将混凝土凿成“V”形或者“U”形的形槽,一般使形槽的槽顶宽度在10 cm以内,然后使用密封性能较强的材料将凿成的形槽完全填满。如果产生裂缝的混凝土出现了锈蚀现象,可先将混凝土凿成到能够足够处理生锈钢筋的程度,等到钢筋表面的锈除尽之后,再使用填充材料将其填充到混凝土的形槽之中。
③注入法,注入法一般是指灌浆法和真空吸入法。灌浆法在混凝土深层的细长裂缝中应用比较广泛,而真空吸入法则是通过真空泵促使裂缝的内部形成真空的环境,之后再将灌浆材料注入到裂缝的内部里面去,这种方法适用于混凝土任何表面的裂缝处理,一般选用的灌浆材料为弹性聚氨醋浆材、水泥浆材、普通环氧浆材等。
3 结 语
水利工程建筑物的结构安全性能在很大程度上由混凝土的质量决定,因此在水利工程施工中保证混凝土的质量是非常有必要的。所以相关工作人员必须采取积极有效的防控策略控制水利工程施工过程中混凝土的质量,减小混凝土出现裂缝的可能性,从而从根本上提高混凝土的性能及其质量,提高整个水利工程建筑物的安全性能和耐久性。
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