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水利施工中預(yù)防混凝土裂縫措施

前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了水利施工中預(yù)防混凝土裂縫措施范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。

水利施工中預(yù)防混凝土裂縫措施

摘要:水利工程的建設(shè)與發(fā)展為我國經(jīng)濟發(fā)展和民生質(zhì)量帶來了較大的提升,然而由于水利工程施工環(huán)境復(fù)雜,工期漫長,導(dǎo)致相較于土木工程施工,水利施工具有一定的挑戰(zhàn)難度。水利施工中混凝土裂縫現(xiàn)象作為水利工程的一項技術(shù)難題,常給工程質(zhì)量造成各種不良影響。文章通過對水利施工中混凝土裂縫類型及原因進(jìn)行闡述,就其預(yù)防措施展開列舉與分析,以為施工領(lǐng)域同行提供借鑒。

關(guān)鍵詞:水利工程;混凝土裂縫;預(yù)防

水利工程的建設(shè)與發(fā)展利國利民,然而要想使水利施工的質(zhì)量得到保障,則還需相關(guān)施工人員從水利工程的各項細(xì)節(jié)著手,通過技術(shù)的改進(jìn)與提升,對水利工程的各個環(huán)節(jié)施以保障?;炷磷鳛樗┕ぶ械囊豁椫匾牧?,常常會由于人為管理不到位和其他外在因素而引發(fā)裂縫現(xiàn)象,其對整體工程危害巨大,需要相關(guān)施工人員加以重視并采取相應(yīng)技術(shù)手段和管理措施對這一現(xiàn)象展開防治[1]。對于廣大水利工程施工者而言,開展水利施工混凝土裂縫預(yù)防的研究具有較高的實用價值。

1混凝土裂縫概述

混凝土裂縫是水利工程中比較常見的一種現(xiàn)象,一般情況下可簡單地從裂縫產(chǎn)生的時間分為使用過程中產(chǎn)生的使用裂縫和由于施工不當(dāng)引起的施工裂縫,使用裂縫可以通過正常的使用維護(hù),以及后期的修補加固技術(shù)補救,在此就不多做闡述。施工裂縫又可以根據(jù)對結(jié)構(gòu)功能的影響大小簡單分為有害裂縫和無害裂縫,在正常使用情況下,無害裂縫僅影響結(jié)構(gòu)外觀,對結(jié)構(gòu)的性能或者耐久性不產(chǎn)生任何影響,但在使用過程中無害裂縫的寬度及深度發(fā)展到一定程度,也有可能發(fā)展成有害裂縫,所以做好水利施工的裂縫控制及預(yù)防對于提高水利工程的使用壽命有著很大的意義[2]。

2水利施工中混凝土裂縫類型

2.1沉降收縮裂縫

沉降收縮裂縫主要是指混凝土在發(fā)生向下沉降時所產(chǎn)生的裂縫。這一裂縫的形成原因有兩方面,一是混凝土塊地基土質(zhì)松軟,或是機器回填土?xí)r沒有壓實,混凝土在不均勻下沉?xí)r會產(chǎn)生深進(jìn)的裂縫;另一種是模板的支撐距離過大,剛度不足的模板也會令混凝土發(fā)生下沉,產(chǎn)生梭形裂縫,不過當(dāng)?shù)鼗€(wěn)定之后,這種裂縫也不會再有深向發(fā)展的可能。沉降收縮裂縫的產(chǎn)生與模板的選擇、施工人員的施工質(zhì)量、溫度的掌控都有一定的關(guān)系[3]。

2.2干縮裂縫

干縮裂縫主要是指混凝土施工完成后初期(15天左右)由于混凝土內(nèi)外部凝固程度不同(外部比內(nèi)部干燥凝固快)所造成的表層收縮變形的裂縫。這類裂縫基本上都停留在表層,內(nèi)里并沒有如沉降收縮裂縫那般的貫穿式傷痕,但仍然會對混凝土的抗?jié)B性產(chǎn)生影響,且其內(nèi)部鋼筋易在水下環(huán)境中遭到腐蝕,從而為混凝土的承重能力帶來較大的破壞。干縮裂縫的產(chǎn)生與混凝土的調(diào)配比例、溫度及其養(yǎng)護(hù)工作的開展具有直接的關(guān)聯(lián),比如水灰比例不合理、外界溫度驟升驟降都會令混凝土發(fā)生干涸不均勻而產(chǎn)生裂縫。

2.3塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫主要是指混凝土內(nèi)部凝固后期,混凝土表面水分過快流失,混凝土內(nèi)外部拉伸力不同所產(chǎn)生的塑性收縮式裂縫。塑性收縮裂縫受到受力方向影響多呈現(xiàn)中間粗、兩邊細(xì)的縫形,長度在20cm到3m之間,有大有小,互不交叉。這一裂縫多產(chǎn)生于外界溫度過高或風(fēng)力較大的情況下,而混凝土的配比也對其凝結(jié)時間有一定影響。為避免這類裂縫的產(chǎn)生,施工人員須根據(jù)施工的天氣情況對混凝土調(diào)制、攪拌作周密的判斷,否則一旦產(chǎn)生裂縫,將會為混凝土施工的整體質(zhì)量帶來較大沖擊。

2.4溫度裂縫

溫度裂縫主要是指混凝土施工階段受驟冷、驟熱溫度的影響而產(chǎn)生的裂縫,其形成原因與干縮裂縫或塑性收縮裂縫相似,但裂縫走向通常沒什么規(guī)律,受高溫影響所產(chǎn)生的裂縫通常比較窄,相對的受低溫影響所產(chǎn)生的裂縫則比較寬,而且高溫裂縫會有中間粗、兩邊細(xì)的區(qū)別,而低溫裂縫粗細(xì)變化則不明顯。大面積的裂縫會呈現(xiàn)出蜘蛛網(wǎng)形態(tài),不過一旦存在大面積裂縫,施工后期的修復(fù)保養(yǎng)成本就會比較高,因而這類裂縫也較為棘手。

3水利施工中混凝土裂縫的預(yù)防措施

3.1做好施工前期的各項測量工作

水利工程的混凝土施工對于混凝土量與比例的要求十分嚴(yán)格,因而在正式施工前往往要開展一系列的準(zhǔn)備工作。首先施工管理者要熟悉圖紙,明確施工項目的有關(guān)規(guī)范,并依此制定施工標(biāo)準(zhǔn),尤其是測量標(biāo)準(zhǔn)要保證精準(zhǔn),以為后面的混凝土調(diào)制、澆灌奠定良好的基礎(chǔ)。其次就是建筑物的放樣測量,這一工作要求極高,應(yīng)選取專人負(fù)責(zé),以對各個工段進(jìn)行數(shù)據(jù)資料采集[4]。需要注意的是,測量儀器與工具等要保證精確度,并定期送檢、校對,否則測量誤差大,會對后期的混凝土澆筑施工產(chǎn)生較為不利的影響。

3.2重視混凝土的原料采購與配比

混凝土的原材料包括水泥、砂、粗骨料和外加劑。其中水泥與水?dāng)嚢杩善鸬浇Y(jié)膠作用,但添加時要考慮粗骨料酸堿性,如粗骨料為堿性,則水泥中的含堿量必須得到控制;砂是混凝土中的細(xì)骨料,采購時要選取硬度高(模數(shù)2.4~2.8)、清潔的原料;粗骨料(碎石等)的選擇通常對大小有明確的控制,并保持清潔,以免摻入雜物;最后外加劑包含速凝劑、膨脹劑等,應(yīng)盡量選擇質(zhì)量好的制劑以為混凝土的澆筑與凝固帶來質(zhì)量保障。而混凝土的配比要根據(jù)工程的實際要求與施工天氣、溫度來進(jìn)行設(shè)計,需要施工人員具有豐富的經(jīng)驗,在保證混凝土澆筑現(xiàn)場不發(fā)生坍落的同時,也要盡可能減少因天氣、溫度對混凝土凝固的影響。

3.3注重混凝土的澆筑細(xì)節(jié)

混凝土澆筑首先要保證攪拌細(xì)節(jié),施工人員在混凝土的配料、攪拌過程中應(yīng)做好稱重記錄,做到8h內(nèi)不少于兩次檢查,以確保混凝土質(zhì)量。澆筑環(huán)節(jié)中施工人員要明確混凝土分倉、鋪料、平倉細(xì)節(jié)。一般分倉都是按照閘室和閘墩(閘壩工程)進(jìn)行分配的,分好后將混凝土料平鋪成30~50cm厚度,之后便是平倉過程中對大骨料的振搗。由于大骨料顆粒較大,不經(jīng)振搗容易給混凝土整體質(zhì)量帶來破壞,所以這一過程中施工人員要保證施工質(zhì)量,避免骨料集中、漏振和振搗程度不足的情況發(fā)生,具體操作以混凝土停止下沉、表面反漿無氣泡為合格,注意振搗棒的快速插入和緩慢勻速抽出,以防止混凝土面留有棒孔。

3.4加強混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土的養(yǎng)護(hù)通常被定義為施工后的混凝土保養(yǎng),實際在混凝土施工的過程中一旦發(fā)生裂縫顯現(xiàn)也是需要施工人員及時修復(fù)補救的。這樣的補救可隨時進(jìn)行,不會耽誤很長的施工周期。相比而言,混凝土施工后的的裂縫修復(fù)就比較復(fù)雜,因此需要施工人員在施工后的養(yǎng)護(hù)方面要注意細(xì)節(jié)。根據(jù)上文所提的幾種裂縫類型可知,混凝土裂縫主要在于施工后混凝土內(nèi)外干涸不均,即受外界溫度影響較大所致。因而除了在調(diào)配過程中把握混凝土材料比例、控制其凝固時間外,還要對其后期凝固溫度展開調(diào)控,最常見的是將澆筑時間定在溫度較低的夜間,或在白天對混凝土進(jìn)行遮蓋,以此減少溫度過高和日曬所帶來的表層干涸、裂縫現(xiàn)象。

4混凝土裂縫預(yù)防措施的實際應(yīng)用

4.1工程介紹

我國雖然地大物博,但水資源分布十分不均衡。南水北調(diào)工程作為我國水資源分配使用的戰(zhàn)略性工程,其主要開展目的是通過南水北調(diào)解決北方用水問題,緩解北方地區(qū)地下水位下降,土地塌陷等現(xiàn)狀,令南北地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境建設(shè)都得到進(jìn)一步的保障。南水北調(diào)工程分東、西、中三條線路,起點分別為江蘇揚州的江都水利樞紐、武漢漢江中上游的丹江口水庫,供水區(qū)域遍布河南、河北、北京、天津四個地區(qū),借助三條線路聯(lián)通長江、黃河、淮河、海河四大江河,工程的東、西、中線路干線總長4350km,其中東、中線一期工程總長2899km,調(diào)水規(guī)模448億m3,涉及人口4.38億人,為我國南北資源調(diào)配、東西互濟提供發(fā)展新動力,促進(jìn)了我國資源合理配置新格局的生成。南水北調(diào)工程的江都段屬于東線的一個支段,是東線68項設(shè)計單元工程中已完成的一項工程,其利用京杭大運河及其平行河道輸水,連通洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖以作調(diào)蓄水庫,水經(jīng)泵站提水進(jìn)入東平湖后分為兩路,一是穿黃河、經(jīng)長江流入天津,一是向東經(jīng)新辟的膠東地區(qū)輸出供水,途中由輸水工程、蓄水工程、供電工程三部分連接。建成到如今,這些水利工程經(jīng)歷過修正與改造,改造工程主要包括江都三站、四站更新改造、新建江都站變電所、西閘除險加固、江都船閘改建等,工程實施后江都站年運行時間8000h以上,大大提高了南水北調(diào)東線設(shè)計供水的保證率,其中混凝土的防裂工程更是發(fā)揮了較關(guān)鍵的作用。針對工程的建設(shè)必須服從工程運行,工程改造需結(jié)合工程現(xiàn)狀的難點與特點,此項目工程的建設(shè)者制定了科學(xué)的工程實施計劃,使項目在施工過程中沒有停止運行。項目精心組織,嚴(yán)抓管理,妥善解決了工程運行與施工之間的矛盾,最終項目質(zhì)量安全,生產(chǎn)運行無事故,其中在機電設(shè)備選擇、進(jìn)出水流道加固(混凝土施工)、監(jiān)控系統(tǒng)升級等方面還取得了優(yōu)秀的科研成果,其技術(shù)與精神都十分值得相似工程學(xué)習(xí)與借鑒。

4.2江都三站預(yù)防混凝土裂縫的措施

4.2.1收縮裂縫的控制從整個工程的改建施工角度來看,可將混凝土裂縫分為收縮裂縫和施工導(dǎo)致裂縫兩種。首先收縮裂縫的預(yù)防要遵循以下四點原則:合理選材、控制混凝土變形;降低混凝土約束,避免裂縫形成;提高混凝土抗拉伸強度與極限拉伸值;避免應(yīng)力的集中。原材料要選取水化熱、細(xì)度小的水泥配置,選用膨脹水泥,應(yīng)在混凝土中添加膨脹劑,搭配的骨料要保證混凝土后期的收縮變形不至過大,含泥量低的砂石配料也能有效降低混凝土的變形概率。當(dāng)然施工人員采用粉煤灰與膨脹劑的雙摻技術(shù)不僅令混凝土更加牢固,更在一定程度上代替了水泥用料。在混凝土注入過程中,施工人員在混凝土斷面和底板等部位設(shè)置了防水層,通過設(shè)置合理的伸縮間距,嚴(yán)格控制了開挖流程的超欠挖情況,并對沒有防水層部位進(jìn)行了加厚處理,大大降低了混凝土開裂的可能性。此外混凝土澆筑間隙的處理、拆模時間的把控和后期養(yǎng)護(hù)也在一定程度上降低了混凝土的集中應(yīng)力、提升了其拉伸程度,給混凝土的收縮裂縫防治水平帶來了較大地提升。4.2.2施工裂縫的控制施工裂縫是指施工過程中導(dǎo)致的混凝土裂縫,其應(yīng)對方法為模板臺車搗固,盡量采取機械搗固,以令搗固均勻,進(jìn)一步提升混凝土質(zhì)量。強化隧道開挖過程的斷面檢測,為襯砌施工奠定條件基礎(chǔ)??刂贫我r砌使用時間,最好在圍巖初期支護(hù)變形穩(wěn)定時期進(jìn)行,避開圍巖流變特性較明顯時期?;炷恋拿撃R显O(shè)計規(guī)范,未經(jīng)試驗人員許可禁止脫模,脫模要保證不傷害混凝土;對混凝土的保護(hù)要保證灑水作業(yè)均勻,最好能噴涂混凝土養(yǎng)護(hù)液對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。南水北調(diào)江都段地處江蘇地區(qū),要注意夏季施工的一些注意事項,如砂石材料不露天堆放,采取切實有效的降溫措施,因為混凝土溫度過高會改變混凝土的凝固時間,進(jìn)而對其質(zhì)量造成影響。

4.3江都三站治理裂縫的對應(yīng)方法

4.3.1表面裂縫的治理。由于江都三站改造施工是在水利工程正常運轉(zhuǎn)期間完成,所以其隧洞襯砌混凝土表面必然會出現(xiàn)一些日常作業(yè)而產(chǎn)生的擴展性裂縫。這種裂縫雖然細(xì)小卻極不穩(wěn)定,對混凝土的使用和壽命雖不會造成太大的影響,卻也需要及時展開防滲處理。一般會采用高壓水槍清洗干裂的裂縫,再用高壓風(fēng)槍風(fēng)干裂縫表面,涂刷環(huán)氧樹脂2~3層;明確涂刷方向,如遇到環(huán)向裂縫要自上而下刷,走向裂縫則適合單項涂刷。最后為了美觀,刮抹料和顏料要保證和其他部分一致。4.3.2深層裂縫的治理。對于裂縫較深的情況,施工人員采取的施工工藝為在裂縫中線位置鑿開口寬20~30mm的倒V槽,深度控制在1~2cm,以鋼絲刷清潔槽口,加水沖刷,保證槽口濕潤而不積水,沿縫線方向在每隔0.5m的位置布置注漿管,管徑10mm即可,用丙乳水泥凈漿涂刷嵌縫,之后的15min后開始攤鋪丙乳水泥砂漿,將縫填實,控制灌漿壓力逐級提升,令裂縫得到完善修復(fù)。

5結(jié)束語

綜上所述,水利工程施工環(huán)境復(fù)雜多變,施工周期長,對于施工人員的技術(shù)、管理水平有著較高的要求。若要進(jìn)一步提高水利工程的施工質(zhì)量,則需要施工人員從設(shè)備配置到人員管理再到具體施工均須做到謹(jǐn)慎與完善。尤其針對混凝土的開裂現(xiàn)象,工程管理人員必須抓好施工現(xiàn)場的流程管理,引進(jìn)成熟的施工技術(shù),通過對技術(shù)人員施工作業(yè)情況的層層把關(guān),實現(xiàn)對施工質(zhì)量的保障,從而讓混凝土施工從材料采購到配比再到溫度、時間的控制都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),從而實現(xiàn)對混凝土裂縫現(xiàn)象的治與防。

參考文獻(xiàn):

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[2]練繼建,高毛毛,閆玥,等.基于MICP技術(shù)的自修復(fù)混凝土研究進(jìn)展[J].南水北調(diào)與水利科技,2019,17(1):164-177.

[3]李照慶.水利施工中混凝土裂縫防治技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2020(1):135-136.

[4]郭勇.水利工程中混凝土裂縫原因及防治[J].名城繪,2020(1):1.

作者:朱曉英 葛朝陽 陳鋒 單位:江蘇筑宇工程技術(shù)有限公司 南水北調(diào)東線江蘇水源有限責(zé)任公司揚州分公司

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