关于水利工程建筑施工裂缝原因及预防措施研究

赵全奎

（泰来县水资源服务中心，黑龙江 泰来162400）

水利工程施工是一项较为系统的复杂工作,施工过程中涉及到许多工艺技术,会受到多种因素影响导致施工裂缝的发生,比如施工材料不合格,施工条件控制不到位或施工方案不恰当等,都会造成不同程度的结构裂缝。大多数情况下,这些施工裂缝问题都是可以通过加强质量控制得到改善的,所以施工人员应当对此引起足够重视,充分了解产生裂缝的原因,并有针对性地采取措施加以预防和改进,以提高水利工程的整体施工效率和施工质量。

1 水利工程建筑施工出现裂缝的危害分析

现代水利工程的施工材料主要是以混凝土为主,相比较于传统水泥材料而言,混凝土强度更高,稳定性更强,但是其施工条件要求也比较复杂,比如施工温度的控制等,如果控制不好很容易造成施工裂缝,导致水利设施使用过程中出现渗漏等问题,影响其使用效率和施工寿命,严重时还有可能引发一系列安全事故,给水利单位或周边居民造成生命财产损失。尤其是水利工程还与河水等有着密切接触,这更会加剧混凝土裂缝的延伸和扩大,增加发生风险的几率。除此之外,裂缝问题还会使得水库等水利设施内储存的水质被外界杂质所污染,这不仅会对混凝土结构造成一定的侵蚀,更大的危害是会影响人们的用水质量。

2 导致水利工程建筑施工形成裂缝的主要成因

2.1 混凝土结构设计不合理造成裂缝问题。水利工程施工必须严格按照施工设计图纸的要求来进行, 所以施工设计是否合理,是影响水利工程建筑施工质量优劣的先决条件。比如结构沉降问题会形成裂缝,那么设计人员在最初进行混凝土结构设计时,就应深入考察施工现场的地质条件,并结合实际设计需求,做好相应的沉降应对设计,比如风荷载应对、冰荷载应对以及地震荷载应对等。但是许多设计师并未充分考虑到以上因素,在制定设计方案时过于理论化, 使得水利设施建筑在实际使用过程中超负荷受力,进而就会形成结构裂缝。

2.2 混凝土材料质量不合格造成裂缝问题。混凝土是施工现场经过施工人员配制制作而成的,主要的材料包括水泥、水、石灰以及其他辅料等,每种材料的成分以及用量配比不同,最后制作出来的混凝土强度、黏合度以及抗拉度等有着很大差别,会出现裂缝的几率也大不相同。此外,混凝土材料中的辅料添加剂如果使用过量还会与其他材料发生不良化学反应,进而侵蚀整个混凝土结构,甚至侵蚀混凝土中的钢筋材料,这也在一定程度上增加了水利工程建筑出现裂缝的几率。由此可见,混凝土原材料质量以及配比质量,也是造成裂缝的重要因素之一。

2.3 施工温度控制不够严格造成裂缝问题。因为现代水利工程建筑施工使用的主要材料是混凝土,而混凝土会受到温度变化而出现热胀冷缩现象,形成裂缝,尤其是在温差较大的季节,这种现象更为明显。此外,混凝土施工完成但还未完全凝固阶段,如果受到较大的温差变化影响,混凝土水化热反应生成的热量就会积聚在内部无法散发,而外部温度却急剧流失,这种情况下混凝土结构也会因为温度应力而形成裂缝。还有混凝土施工拆模阶段,混凝土结构也会因为模板忽然拆除而出现温差效应,如果此时没有做好相关防护措施,同样会导致接缝的产生。

2.4 水利施工操作不到位造成裂缝问题。水利工程建筑施工工艺复杂,每个环节的施工操作都必须严格按照施工设计方案以及国家相关规范标准来执行。但是因为我国水利工程施工需求量不断增加,施工规模不断扩大,部分施工单位在施工人员选用上并没有严格把控,导致一些施工技术水平不高,甚至完全没有水利施工经验或不懂水利知识的人来进行施工操作,这就使得许多施工操作的规范性难以得到可靠保障,比如混凝土浇筑施工不够连贯或者混凝土振捣施工的力度和频率不合理等, 都会造成混凝土结构产生裂缝。

3 改善水利工程建筑施工裂缝问题的有效对策

3.1 合理设计施工方案。由上文可知,造成水利工程建筑施工裂缝的原因是多种多样的,所以设计人员在设计阶段就应针对这些已知的可能造成裂缝的因素进行全面分析,优化设计方案,尽量减少可控因素导致裂缝的情况发生。具体而言可以从以下几个方面改进设计内容：其一是温度方面,可以降低水利工程建筑设施的平面体量,这样可以有效控制混凝土结构收缩作用和温差对混凝土结构的影响。其二是材料规格设计方面,要依照水利工程使用需求,明确混凝土强度标准,并合理配置钢筋材料。

3.2 严格控制施工材料质量。首先,要做好混凝土原材料质量检验,在材料进场后,要及时对各个批次材料进行抽样检查,确保所有指标符合要求后方可投入使用;其次,要严格控制混凝土材料的配比,为了减少资源浪费,可以先进行少量配比制作试验,直至所配制的混凝土材料强度等参数达到最佳状态后,再开始进行大批量混凝土制作,这样在保证混凝土材料质量的同时,还能够最大程度提高施工效率。

3.3 加强施工过程的温度控制。温差作用对水利工程建筑施工的结构质量有着极为关键的影响,所以做好温度控制工作,对减少水利工程施工裂缝问题的发生具有重要意义。这不仅包括混凝土浇筑施工过程的温度控制,同时还包括混凝土材料入仓保存以及搅拌过程的温度控制。通常情况下,混凝土搅拌和存储期间温度保持在6℃左右为最佳,在气候炎热的夏季,可以适当加入一些冰片来替代水的用量,浇筑时则要注意做好防晒保护。

3.4 加强施工现场管控力度。施工现场的质量管控在整个水利工程施工过程中占据核心地位,因为现场施工工艺繁杂,所以施工单位需建立专门的质量监督部门,对各环节施工操作进行全过程管理, 确保施工人员严格按照规定的施工顺序和施工手法进行操作,以免影响后续施工进度。比如混凝土浇筑完成后的养护施工期间,要确保施工单位用草帘等对混凝土结构进行了覆盖,并且要确保其养护持续时间足够充分, 通常混凝土结构养护不能少于两个星期。再比如,混凝土模板施工阶段,要对模板的形状以及建模和拆模时间等,进行全面管控,最大程度发挥模板体系的作用提高水利施工质量。

3.5 采取合理措施进行裂缝修补处理。混凝土裂缝是一个比较难以消除的质量通病,所以即便是做好上述各方面工作,也难以保证实际施工过程中不会因为其他因素的影响而导致裂缝产生,所以采取科学有效的措施做好裂缝修补处理工作,对治理水利施工裂缝问题更为关键, 具体而言可以采用以下几种修补方法：3.4.1 表面修补法。表面修补法包括表面涂抹与贴补,这种修补方法只能在结构裂缝宽度＜0.20mm或裂缝仍在扩张阶段时使用。其中表面涂抹则是用于处理那些细长的裂缝,由于无法用浆液灌注,所以只能采用比例1：1 至1：1.2 的砂浆液或者是环氧厚浆对结构裂缝的表面进行涂抹。而那些裂缝已经发育、发生大面积漏水的地方只能采用贴补方法,即在裂缝口贴上具体材料来封闭裂缝、防止渗透。3.4.2 结构补强法。如果裂缝是由于外界荷载所引起的,可以选用结构补强法来修补,达到阻止混凝土耐久性持续下降的目的。目前主要采用的是玻纤维布结构补强法,因其经济实用且施工便利,现已广泛应用于结构裂缝的处理之中。3.4.3 灌浆法。这种修补方法的应用既可以达到修补结构裂缝、防止渗漏的目的,又可以在一定程度上加固混凝土结构体。灌浆法的处理效果非常好,在施工中应用范围广,对于深层裂缝与贯通裂缝有很好的修补效果。结构的裂缝较大时可以选用水泥进行灌浆,但是水泥砂浆不适用于细长的裂缝,所以目前人们开发了多种颗粒更微小的灌注浆液,在实际修补处理中都取得了良好的效果。

结束语

经过以上分析阐述可以发现,导致水利工程建筑施工出现裂缝的原因是多种多样的,比如材料选用、温度以及施工工艺等,再加上水利工程本身施工条件就较为复杂,水体内的杂质也会对混凝土结构产生一定的腐蚀作用,所以水利工程建筑施工裂缝的发生几率要比其他建筑施工高出许多。对此,相关行业设计人员、施工人员以及管理人员等,应当引起足够重视,从多方面入手加强对水利施工结构裂缝问题的预防力度,以促进我国水利事业的长效健康发展。