探讨混凝土大坝闸墩开裂机理及其加固方法

  摘要：大坝闸墩作业的实施推进是水利水电工程建设的主要表现形式，而大体积混凝土产品作为大坝闸墩工程的重要原材料之一，在水利水电建设系统中发挥着关键作用。而在目前大坝施工工程中发生率较高、问题相对集中的则是大坝闸墩混凝土的裂缝现象，混凝土裂缝的控制处理解决水平的优劣高低直接关系到整个大坝工程的载体质量，也密切关系到个人和集体的生命财产安全以及产业经济效益。所以，进一步加强对大坝作业施工中的闸墩混凝土裂缝加固处理的管理力度，合理有效地拓宽一系列行之有效的加固方法与加固途径，从而快速持续地降低大坝施工作业过程中的闸墩混凝土裂缝发生率，最终实现大坝施工作业系统的安全、稳定、协调运转。 

　　关键词：大坝闸墩裂缝；混凝土；加固控制技术；提高方法 

　　中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：  

　　大体积混凝土由于是一种混杂型、组件化的包含数量众多的孔隙、气穴的非均质脆性材料，很容易受到外部因素的影响而发生体积容量上的物理变化。所以在实际的大坝工程的施工作业中，混凝土的裂缝现象已经司空见惯，而由一系列的裂缝显现而导致的也亟待解决，其中尤其以闸墩基体浇筑、闸门墩体铺垫大体积混凝土等作业流程中的大面积破坏性裂缝最为严重。 

　　 在大坝建筑工程行业稳定、快速、持续运转的利好背景下，闸墩大体积混凝土浇筑施工管理这一环节所具备的安全保障特性以及可观的经济效益价值迅速凸显，进一步改进拓宽闸墩裂纹加固的方式途径，稳定快速提高相关人员的实践维护水平，对于协调高效推进大坝工程施工作业的发展已经势在必行。这就要求我们的相关作业维护管理人员实时迅速地制定针对有效的加固维护措施，严格执行落实混凝土的配比设计、施工工艺以及混凝土成型养护等等一系列关键环节步骤的处理应对，从而保证后期闸墩裂缝加固作业的顺利协调开展。 

　　一、闸墩混凝土裂缝的显著特征与原因分析 

　　1.1 硬化收缩 

　　由于混凝土自身的不均质特性，所以在硬化过程中，由于大坝所处自然环境内的水分蒸发、气候变化以及小区域内的气流压强增大等一系列因素的综合影响下，就会使得本来细小微型的孔隙迅速产生收缩作用，从而导致浇板四周的受力面积增加，不能任意伸展；而当混凝土的收缩所引起浇板的摩擦约束力超过额定限度之时，当然地引发浇板部分开裂，从而使得浇筑样体的承压能力迅速降低，造成闸墩大面积的缝隙出现。 

　　1.2 物理形变 

　　该成因主要是由于作业过程中的闸墩浇板产生物理弹性变形导致支座负筋下沉而出现裂缝。闸墩浇板材料本身属于柔性材料，很容易受到外部第三方作用力而产生物理形变，而其弹性材质又增加了形变后的势能转化。尤其是在大范围的施工作业中，相当一部分工作人员并未注意闸墩浇板上层钢筋排查维护，同时由于频繁走动作业，难免不去踩踏闸墩浇筑板上的软性钢筋，这样一来，钢筋必然产生弯折形变，筋条下沉，直接导致孔穴裂缝出现。 

　　1.3 配比失调 

　　由于大坝建筑施工作业对水泥、石灰的依赖度高、消耗量大，所以在繁杂忙碌的施工过程中，很容易出现为了赶工而违规操作、敷衍应付，譬如混凝土浇筑时的忽视水灰比、大量投放石灰以及过量使用粉砂等。按照标准要求，高强砼的水灰比值上需要严格控制在Q2和Q38之间，不能过大，特殊情况下，最多也只能到Q6，这样才能保证不会因为违规操作而产生恶劣后果。而在实际的浇筑作业中，一部分工作人员的操作水准远远未能达到上述标准，突出表现就是在同一品种以及相同强度等级水泥条件下，大量加注石灰分量，同时减小水泥用量，极大地拉伸了额定的水灰比，这样一来，必然导致比值过大，尤其是在少量的水泥水化后，多余的水分就会长期残留储存在闸墩混凝土的气穴孔隙中，由于积累起来的内部压强越来越大，最终导致闸墩混凝土样体不堪重负，出现恶性循环的裂缝反应。 

　　二、闸墩混凝土裂缝控制处理的实践探索以及针对措施 

　　2.1 有效处理混凝土成分架构 

　　根据混凝土自身成分结构的特性，我们需要制定规划详细针对的处理规程。目前通用的方法就是采取永久伸缩、加固维护的方法，其目的就是避免闸墩混凝土的不均质脆性结构由于内外部温差收缩应力而引发的大范围开裂。 

　　而这种永久伸缩、加固维护的方法操作相对简单、前期投入成本也不大，适宜在大坝闸墩这种相对单一的机体对象上大规模推广普及。在具体的作业实践中，主要通过胶质材料进行闸墩混凝土浇筑面板的外部涂抹，形成一圈坚固牢靠的保护栏，同时利用数量庞大的钢筋圈体进行加固防护。这样一来，胶质材料的良好的隔热性能就有效降低了外部温度对于浇筑样体内部的影响，从而保证了样体内部温度比值始终处于相对稳定标准的范围内；而钢筋圈体的加固维护也可以降低浇筑坑体的地基的沉降发生率，并且有助于浇筑坑体内的混凝土试样的标准形态。这种内外结合的处理方式既增强了闸墩混凝土的物理质感，也有效快速地降低了闸墩裂缝发生率。 

　　2.2 持续提升浇筑作业工艺精度 

　　混凝土浇筑作业涉及的细节操作较多，也相对琐碎，尤其是定位、弹线等准备工作，这些看似微不足道的前期工作往往很大程度上制约影响着闸盾浇筑质量的优劣。所以切实做好前期准备工作，稳步提高闸墩浇筑质量的工艺精度，才是实际有效地针对性解决方案。 

　　按照相关标准，在大坝建筑施工作业中的闸墩混凝土浇筑过程中，完成前期闸墩浇筑实体的作业后，24小时后方可分批安排吊运现场机械、材料设备，从而保证闸墩浇筑样体可以有充分的时间进行硬化反应；其次，相关人员应当实时监测闸墩浇筑实体的硬化变化程度，及时增加柔性模板从而辅助增强闸墩浇筑面板的刚度；第三则是需要在闸墩混凝土硬化区域的表层铺设轻质木板进行分担压强。 

　　2.3 严格规范核查混凝土原料配比参数 

　　在闸墩混凝土浇筑过程中，材料的选择、原料的配比至关重要，而在实际的选料、配料操作中，相关技术人员需要做到规范、高效、集约，尤其是对于骨料的规范选择以及配比的均衡调节这两个对于闸墩基体具有关键决定性作用的环节。 

　　首先，我们应当选择吸收率大的骨料，这种骨料的干缩较大、骨料含泥量也相对较多，进行闸墩浇筑作业时，也会增大混凝土的干缩性；另外则是骨料颗粒直径较大、脆性良好的原料，这些原料可以有效减少混凝土中的水泥浆用量，同时在原料中掺加粉煤灰也可以显著提升闸墩混凝土试样的和易性、可泵性、抗渗性，减少泌水现象发生。 

　　其次，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等实际情况，相关管理人员应当切实合理地选择混凝土的设计坍落度，并且需要及时针对现场的砂质、石躁材料的具体情况及时调整作业的配合比，尤其是在改善骨料级配的操作中，务必按照标准规范掺加粉煤灰以及高效减水剂，从而有效减少水泥的用量。另外就是尽量选用低碱或者无碱的外加剂，同时通过采用适量规范的掺和料、外加剂，进一步降低碱骨料反应，从而保证闸墩混凝土块体的坚固、耐磨。  

　　三、结语： 

　　大坝闸墩施工作业中的混凝土裂缝的加固控制处理工作作为一项具有基础性、辅助性的程序作业工程，在整个大坝施工系统中起着连接性、协调性的重要作用。从保障闸墩混凝土的质量稳定标准以及大坝施工作业系统的安全规范出发，进一步加强混凝土裂缝控制技术的理论创新，细化具体的闸墩裂纹修补维护步骤，切实合理地进行规范、高效的应对管理，保证大坝施工作业系统的稳定、安全、高效，从而实现产业经济效益的协调持续增长。 　　 

　　参考文献： 

　　[1]梁忠敏.大体积混凝土裂缝处理要点[J].中国能源, 2010. 

　　[2]何绵忠.混凝土裂纹处理的六大要素[J].工业质量, 2010. 

　　[3]张明奇.浅谈大坝闸墩的混凝土裂纹处理的细节因素[J].建筑规划, 2011. 

　　[4]蒋守成.大坝施工工程中的混凝土裂缝控制问题初探[J].山西建筑，2011.