李加光

淺談水利工程混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施

李加光

水利工程施工中，混凝土是主要建筑材料，而裂縫問題又是混凝土普遍存在且難于解決的工程實(shí)際問題。混凝土開裂會使混凝土內(nèi)部的鋼筋材料產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力、耐久性和使用壽命，甚至?xí){人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此，在水利工程施工中，應(yīng)對混凝土的裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行仔細(xì)分析，并在施工中采取有針對性的措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物的使用安全。

一、表面干縮裂縫及預(yù)防措施

1.表面干縮裂縫產(chǎn)生原因

干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢后的7天左右。水泥漿中水分的蒸發(fā)會產(chǎn)生干縮，但這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分的蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致的結(jié)果，混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小，變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越容易產(chǎn)生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多為0.05～0.2mm，大體積混凝土中平面部位多見。干縮裂縫通常會影響混凝土的抗?jié)B性，引起鋼筋的銹蝕，影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會產(chǎn)生水力劈裂，影響混凝土的承載力等?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、骨料的性質(zhì)和外加劑的用量等有關(guān)。

2.主要預(yù)防措施

（1）選用干縮較小的水泥，如用中低熱水泥和粉煤灰水泥，在保證混凝土強(qiáng)度等級的前提下，降低水泥的用量。

（2）混凝土的干縮受水灰比的影響較大，水灰比越大干縮越大，因此在混凝土配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量控制好水灰比大小，同時(shí)摻加合適的減水劑。

（3）嚴(yán)格控制混凝土攪拌時(shí)間和施工中的配合比，混凝土的用水量絕對不能大于配合比設(shè)計(jì)所給定的用水量，用水量誤差控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)。

（4）混凝土平面收光要恰到好處，最后一道收光要用力反復(fù)揉搓。混凝土表面既達(dá)到最密實(shí)的程度，又能收好光。

（5）加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保持混凝土表面經(jīng)常濕潤，既保濕又保溫。

（6）在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置合適的收縮縫。

二、塑性收縮裂縫及預(yù)防措施

1.塑性收縮產(chǎn)生原因

塑性收縮是指混凝土在終凝之前表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)且長短不一、互不連貫狀態(tài)。較短的裂縫一般長20～30cm，較長的裂縫可達(dá)1～2m，寬1～5mm。其產(chǎn)生的主要原因?yàn)榛炷猎谀Y(jié)前幾乎沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時(shí)，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體急劇收縮，而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土凝結(jié)時(shí)間、水泥的安定性、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對濕度等。

2.主要預(yù)防措施

（1）選用干縮值較小，且早期強(qiáng)度較高的普通硅酸鹽水泥。（2）嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，選擇級配良好的石子，減少空隙率和砂率。（3）澆筑混凝土之前，將基層和木模板澆水濕潤。（4）振搗要密實(shí)，表面壓實(shí)。（5）及時(shí)用塑料薄膜或潮濕的草簾子養(yǎng)護(hù)，保濕保溫或噴灑養(yǎng)護(hù)劑。（6）避免高溫或大風(fēng)天氣下澆筑，防止暴曬風(fēng)干。

三、溫度裂縫及預(yù)防措施

1.溫度裂縫產(chǎn)生原因

溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大的中間位置。混凝土在澆筑后，在硬化過程中，產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土體積較大，大量的水化熱積聚在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，產(chǎn)生較大溫差，較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工的后期。在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大或混凝土受到寒潮的襲擊時(shí)會造成混凝土表面收縮，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。溫度裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。

溫度裂縫的走向通常無一定的規(guī)律。大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯；梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)物裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向或平行或接近平行，裂縫沿長邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫通常中間粗兩端細(xì)，而冷卻裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞、抗?jié)B能力等。

2.主要預(yù)防措施

（1）盡量選用低熱或中熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。（2）減少水泥用量，在混凝土中摻加適量粉煤灰或減水劑。（3）降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。（4）改善骨料的級配，采用多級連續(xù)配料，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量以降低水化熱。（5）改善混凝土的澆筑溫度，寒冷天氣要盡快入倉，盡量提高入倉的溫度，入倉溫度保證在45°以上；熱季要降低入倉溫度，砂石骨料要堆高遮陽，取用地下水為拌合用水，混凝土盡快入倉，入倉溫度控制30°以下。（6）在混凝土中摻加減水緩凝劑，改善混凝土拌合物的流動性和保水性，降低水化熱，推遲延緩熱峰的出現(xiàn)時(shí)間。（7）大體積混凝土的溫度應(yīng)力與結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力越大，因此要合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減少約束。（8）在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻管道，通冷水或者冷氣冷卻，減少混凝土內(nèi)外的溫差。（9）加強(qiáng)混凝土溫度的監(jiān)控，及時(shí)采取冷卻保護(hù)措施。（10）預(yù)留溫度收縮縫。（11）減少約束，澆筑混凝土前應(yīng)在基巖和老混凝土上鋪設(shè)5mm左右的砂墊層或用瀝青等材料涂刷。（12）加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑后及時(shí)用濕潤的草簾、麻布等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保護(hù)混凝土表面緩慢冷卻，在寒冷季節(jié)混凝土表面應(yīng)設(shè)置保溫措施，以防寒潮襲擊。（13）混凝土中配置表層毛細(xì)鋼筋或者摻入纖維材料，將混凝土的溫度裂縫控制在一定的范圍之內(nèi)。

四、沉陷裂縫及預(yù)防措施

沉陷裂縫的產(chǎn)生原因是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不均、松軟或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致，或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔?、模板支撐間距過大或支撐底部松動等導(dǎo)致，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)，一般與地面垂直或呈30°～45°方向發(fā)展，較大的沉陷裂縫往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉陷量成正比關(guān)系，裂縫寬度受溫度變化的影響較小，地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。主要預(yù)防措施：（1）對松軟土填土地基在上部結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固。（2）保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度，且支撐牢固，并使地基受力均勻。（3）防止混凝土澆筑過程中地基被水浸泡。（4）模板拆除時(shí)間不能太早且要注意拆換的先后順序。（5）在凍土上搭設(shè)模板時(shí)要注意采取一定的預(yù)防措施。

五、結(jié)語

水利工程混凝土產(chǎn)生裂縫的原因是多方面的，只有從配合比設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制、混凝土溫度控制、混凝土養(yǎng)護(hù)、施工管理等方面采取系統(tǒng)措施，才能避免混凝土裂縫的產(chǎn)生■

（作者單位：安徽省宿州市水利水電建筑安裝公司 234000）