浅析水利水电工程施工中混凝土裂缝处理技术

Hydraulic Technology 浅析水利水电工程施工中混凝土裂缝处理技术 李 辉，周 营，宋成镇 （徐州市铜山区水利机械化施工处，江苏 徐州 221000） 摘要：导致水利水电工程混凝土结构裂缝的原因非常复杂，有可能是因为自身材料或施工因素引起的，也可能是因为受到了外界不利环境因素的影响。对于裂缝的处理，应遵循“预防为主、防治结合”的原则，在施工前就要做好对施工材料、设备和技术的检查，在施工中加强监督和控制，及时发现裂缝缺陷并在确定产生原因和类型后采取针对性的处理方法。鉴于此，本文将围绕混凝土裂缝缺陷，对裂缝的危害、产生的原因、治理措施和质量控制措施进行阐释说明。 关键词：水利水电工程；混凝土裂缝；处理技术 1 水利水电工程施工中混凝土裂缝的危害 混凝土是由多种原材料配置混合而成的复合型材料，本身就具有复杂多变的特征，当遇到外界不利条件影响或在强烈施工活动的影响下出现裂缝缺陷十分常见。比如在温度和湿度发生变化后，混凝土硬化并出现变形，但又因为材料性质不同，对温湿度的反应程度不同就会出现不同程度的变形，在相互制约下产生应力而使骨料和水泥粘接面或水泥本身就会出现细小的裂缝。这些裂缝的分布十分没有规律且互相之间没有关联，连贯性较差，在荷载作用下，或后期养护不到位而可能会出现裂缝继续扩张的现象，使细小的裂缝之间产生贯通性就会出现较大的裂缝，严重时会对混凝土结构的稳定性、强度等产生影响。对于水利水电建筑而言，就会影响结构的承载能力、防火防潮、抗渗和抗锈蚀抗化学侵蚀、耐久性等性能。在进一步化学侵蚀、低温或高温、氧化锈蚀、碱和集料反应等作用下，导致混凝土结构产生极大的破坏，不仅影响了混凝土结构的性能，而且因为从结构拆模到装修需要较长的时间，在空气中各种复杂气体和雨水等的影响下，渗入到结构内部就会加快和加剧钢筋的腐蚀、碱性集料的反应和碳化的速度，大大降低结构的耐久能力，降低建筑物的使用年限。 2 水利水电工程出现混凝土裂缝的原因和主要类型 混凝土结构出现裂缝，主要和混凝土原材料质量、材料配置比设计、搅拌，混凝土施工技术和施工工艺等有关，另外也和外界的温度、湿度、荷载等因素有关。 从自身来分析，混凝土各种原材料，包括水泥、集料、砂石等材料的质量若不符合施工要求，又缺乏必要的监测控制措施导致一些不符合质量要求的材料进入到施工现场，自然会影响工程的质量，为后期出现裂缝埋下隐患。其次，在实际施工中，采用传统的施工技术，在出现细小裂缝问题后没有处理经验或缺乏主动解决问题的意识和处理技术，导致问题没有及时解决就会造成后期更大裂缝缺陷的出现。而在模板施工和浇筑施工中，若没有严格控制其过程和内容，出现工序混乱、搅拌时间不够不充分等问题，加上施工技术人员受其自身素质、能力等的限制，未能严格按照施工操作规范进行，就可能出现施工操作不当、没有及时解决质量缺陷等现象。 从外界影响因素来看，在外界荷载影响下会出现结构裂缝，包括常规结构计算主应力和其他结构次应力引起的受力结构裂缝。其次，外界湿度温度的变化也会导致裂缝的出现。在混凝土浇筑后因为水泥水化反应产生大量的热量，若这些热量没有及时释放长期存留在结构中就会使内部结构温度快速升高，而混凝土的导热性能较差，就会出现混凝土结构内外较大温差，当这时混凝土结构的抗拉强度比外部温度拉应力小时就会出现温度裂缝。此外，当钢筋混凝土处在不利的环境中，比如侵蚀性较强的水中，虽然混凝土结构设置有防腐蚀的保护层，但是厚度有限，或在混凝土本身密实性不够时就会导致侵蚀水中的氯离子和氧气发生反应而使钢筋结构生锈，当铁锈即氧化铁的体积变得很大时就会对周围的混凝土结构产生挤压力，从而使混凝土结构出现胀裂。 3 水利水电工程混凝土裂缝治理的原则 必须要充分地了解水利水电工程混凝土施工技术的要求，严格按照设计施工规范进行裂缝处理。其次，应结合工程实际和以往经验对裂缝出现的原因和类型进行仔细研究与分析，然后根据不同的受力情况和使用要求采取针对性的处理措施。此外，在处理好裂缝338 2020·4 《华东科技》 后为保证混凝土结构具有原来结构的承载力、抗渗性等性能，在处理时要综合考虑温度和收缩应力的影响，避免在裂缝处理后又出现新的裂缝。为避免进一步裂缝扩大和损伤结构的现象出现，避免大动大补，而应该采取合适的修补法尽量维持原有结构的性能和外观。 4 水利水电工程混凝土裂缝常见检测和治理措施 4.1 常见的检测裂缝的方法 4.1.1 普通常规检测 主要对裂缝的表面特征，比如所在的位置、走向、缝隙长宽、形态等进行人工观察，或使用简单的米尺、放大镜等工具协助检查，在发现缝隙要立即对其表面特征进行查明、记录并绘制裂缝图，准确计量好裂缝的具体位置、形状、走向和长宽等。 4.1.2 重点检查 对结构重要部位的裂缝和深层裂缝、贯穿裂缝、影响建筑物整体稳定性的裂缝进行重点检查，常见检查方法包括凿槽观测和钻孔压水，其中凿槽观测是采用风钻等工具沿着缝隙往下凿来检测缝深，但是误差较大且在裂缝深度较大时凿槽难度大，只能作为临时性的辅助措施。钻孔压水是先钻斜孔然后在孔口安装压水设备和阻塞器进行压水试验，当裂缝的表面出现压水渗出就说明钻孔穿过裂缝，然后继续往深处钻斜孔压水试验，反复钻孔压水后直到没有水渗出就说明该钻孔和裂缝的交点到裂缝表面的垂直距离是缝隙深度。 4.1.3 仪器检查 借助超声波仪器设备对裂缝的深度进行检测，因为超声波在传递中遇到不同的介质其速度会出现变化，继而振幅发生变化，所以裂缝内是空的还是有水或其他杂质都和无缝混凝土介质不同，这样就可以将裂缝的深度清楚地反映出来。此外，可介质孔内丞相检查的方法更加清楚地观察其他方法不能观察到的裂缝图像。 4.2 常见裂缝治理措施 4.2.1 表面修补法 表面修补法作为最为简单和常见的裂缝治理方法，适合用在相对稳定且对结构承载力没有影响的表面细小裂缝，具体处理措施是通过在裂缝表面涂抹水泥浆、环氧胶泥、油漆、沥青等防腐材料，既能起到防护的作用又能避免裂缝进一步扩张。 4.2.2 灌浆和嵌缝封堵法 灌浆法主要适合用在对混凝土结构整体会造成影响，或对防渗能力有一定要求的裂缝的治理中，具体操作是将胶结材料通过压力设备压入到混凝土裂缝中，在材料硬化以后使其和混凝土形成整体，起到加固封堵的作用。常见的胶结材料有环氧树脂、水泥浆和聚氨酯等。 4.2.3 结构加固法 当裂缝大到会对混凝土结构的性能产生影响时，或就需要采用结构加固的方法进行裂缝治理。在常见的结构加固方法有：加大混凝土结构截面面积，在构件角部外包型钢，使用预应力加固法、钢板粘贴加固法、增加支点加固和混凝土喷射补强加固等。 4.2.4 混凝土置换法 该方法主要针对裂缝较大且已经对混凝土结构产生了较大损害的裂缝的治理，通过将损坏的混凝土去除，置换进新的材料来防止裂缝进一步扩张，起到保护整体结构的作用。常用的置换材料可以是普通混凝土或水泥砂浆，也可以是改性沥青、聚合物等材料。 （下转第 360 页） Hydraulic Technology 解变压器铁芯变化，排除铁芯变形故障影响变压器稳定运行；发电机定子转子检修着重查看绝缘层是否存在损坏问题，母带捆绑是否存在松动现象等。三要树立创新意识，具备学习能力，实现水电站电气设备故障检修与诊断技术的创新与改进。引入人工智能技术实现电气设备故障自动化识别、监测与处理；建立电气设备故障档案库，结合故障树分析技术进行故障识别与排查。 3 结语 总而言之，水电站电气设备故障是影响水电站运行安全与稳定，损害企业经济效益的核心因素。相关工作人员在进行水电站管理时， （上接第 338 页） 4.2.5 电化学防护法 利用电化学防护的措施，通过电场中电化学的作用，使混凝土结构所在的环境发生改变，通过电化学作用来钝化钢筋起到防腐蚀的目的。常见的方法包括碱性复原法、氯盐提取法和阴极保护法，因为该方法受环境因素的影响很小，所以适应性较强，能被广泛应用到各种水利水电工程中混凝土或钢筋结构的防腐蚀、防裂方案中。 4.2.6 添加外加剂法 添加外加剂是在水利水电工程混凝土结构施工前，在混凝土材料的配置时，通过加入防腐蚀、防裂、提高混凝土耐久性的外添加剂，能有效减少裂缝的出现。比如常见的是减水防裂剂，通过减少水量的使用来降低水化反应产生的热量，或者通过控制水泥地用量降低混凝土收缩裂缝发生的概率，在保持混凝土强度的基础上又能很好地减少水泥和水的量，使混凝土缓凝时间适当，能有效避免水泥快速水化反应放热，或因水泥长时间不凝集而出现温度裂缝、塑性收缩裂缝。 5 水利水电工程混凝土结构施工质量控制 为尽量减少裂缝问题的出现，在水利水电工程混凝土结构施工中，必须加强施工过程的质量控制。采用科学的手段措施对可能存在的质量缺陷进行分析控制，提高结构的稳定性和强度。一般来说，需要控制的要素包括掺合料的配合比、水泥和掺合料的混合比例、混凝土的层面结合与养护等。其中掺合料中的粗骨料级配必须和配合比设计要求相符，砂石含水量对稠度值较为敏感，所以在拌和之前要及时发现超过预定要求的情况并进行含水量的调整，要做好对拌合机械的检查，提高称量的精确度。其次关于水泥和掺合料的混合比例，在碾压前要将混凝土的稠度值控制在合理范围内，保证混凝土出机温度和浇筑温度满足设计要求，不合理时需及时调整。采 （上接第 341 页） 4 数据分析 通过HEC-RAS模型计算，由图1-5可知，泵站流量随着水泵吸水口水位的变化在不断变化，开始水泵机组并没有工作，水泵流量一直为零，但当水泵吸水口处水位上升至1.8m时，一、二台机组同3时启动，流量急速升到3.7m/s；而当进水池水位上升至2.0m时，3第三～六台机组开始同时启动，泵站流量迅速升至11.21m/s；当水位上升到2.2m时，第七台机组才开始启动，泵站流量突升至313.52m/s。 而当七台机组同时运行时，进水池水位由2.2m上升至2.48m，3又逐渐降至2.0m的过程中，而泵站流量基本保持为13.52m/s，且 （上接第 344 页） 提高施工人员的综合素质。制定严格的土方开挖方法和施工工序，尽量减少基坑开挖中无支撑暴露的时间，保证深基坑支护工程的施工质量。 4 结语 综上所述，在整个水利工程中，深基坑施工水平对于整个工程的施工质量，施工安全性都具有十分重要的影响，因此一定要增强对深基坑施工技术的重视，并且应该积极采取相关的措施，来不断提高深基坑施工技术水平，进而提高深基坑施工质量，保证整个水利工程的质量。在工程施工中，应该重视深基坑技术，应用一些科应提高对电气设备运行维护与故障检修的重视程度，树立安全防范意识，善于利用行之有效方法与措施提升电气设备维护与管控能力，进行设备故障科学预防与高效处理，稳步推动水电事业高质量发展。 参考文献： [1]李县辉.水电站电气设备运行维护与故障检修分析[J].设备管理与维修,2019(12):64-65. [2]于翔.试论水电站电气设备运行维护及故障检修[J].河南建材,2019 (03):248-249. 用核子密度仪检测碾压后的混凝土密实度，如不符合要求则需通过再次碾压来找到原因并进行调整。再次要注意结合设计要求对混凝土抗压试件进行养护，检测达到设计要求的混凝土强度，使混凝土层面良好结合。最后，每一个步骤施工结束后必须进行洒水养护并做好相应的养护记录，安排专人对混凝土温度进行测量和记录，一般在浇筑后的3天内加密观测温度变化。对于外部混凝土应每天观测最高和最低温度，内部混凝土每隔8小时观测一次，3天后可12小时观测一次，在气温骤降或寒潮期间应适当增加温度观测的次数。 6 结语 综上所述，水利水电工程混凝土施工中，裂缝是常见的也是影响最为深远的质量缺陷之一，该缺陷的存在会极大地降低结构的强度和稳定性，长此以往就会缩短工程的使用寿命，中不利于发挥水利水电工程的作用。为了提高混凝土结构的性能，必须加强对结构裂缝问题的研究，在施工前和施工中对可能会影响工程施工质量的因素进行控制，并加强现场施工监督和竣工验收检测，及时发现裂缝缺陷并及时有效地处理，才能降低裂缝对建筑物整体稳定性的破坏，保证工程整体的质量。 参考文献： [1]樊绍生.水利水电工程中混凝土裂缝施工处理[J].居舍,2018(21). [2]雷云.混凝土施工技术在水利水电施工中的应用[J].工程技术研究, 2017(04). [3]黄健.基于水利工程施工中的混凝土裂缝控制技术探究[J].建筑工程技术与设计,2018(11). 作者简介： 李辉(1985.01-)，男，本科，工程师，从事水利水电方面工作。 周营(1986.03-),男，本科，工程师，从事水利水电方面工作。 宋成镇(1983.11-),男，本科，工程师，从事水利水电方面工作。 有下降的趋势，但下降的趋势不明显。查看水泵机组的性能曲线，3发现水泵没有一直处于设计流量(1.8m/s)下状态工作。通过本次模型计算结果可知，选择该类型的水泵、台数满足河道排涝要求。 参考文献： [1]胡建平,等.基于hec-ras软件的陈蔡江水位分析[J].科技信息,2011 (1):72-73. [2]冯晓莉,等.南水北调东线一期工程源头泵站优化运行研究.2008. [3]张绍河.纳潮泵站设计中引渠非恒定流计算[J].河北水利水电技术, 2005(5):6-7. [4]蒋正兴.HEC-RAS在中小河流治理中的应用[J].中国水运(下半月), 2018(08). 学有效的措施来解决工程施工中所遇到的难题，切实有效的提升基坑支护工程的安全性以及可靠性等。 参考文献： [1]薛阳.浅析水利工程中深基坑的施工技术[J].建筑工程技术与设计,2015(31). [2]陈龙.水利工程项目深基坑支护要点分析[J].科技创新与应用,2017 (13):197. [3]梁刚.岩土工程基础施工中深基坑支护施工技术的应用探析[J].中国建材科技,2018(8):172. 2020·4 《华东科技》 360