淺談水閘工程混凝土裂縫的預防與處理

劉俊亞

（佛山市順德區水利水電勘測設計院有限公司，廣東，佛山，528300）

淺談水閘工程混凝土裂縫的預防與處理

劉俊亞

（佛山市順德區水利水電勘測設計院有限公司，廣東，佛山，528300）

在近幾年，水利工程施工中混凝土產生裂縫的越來越多，因此，對混凝土裂縫的事先預防，以及事后的修補處理是水利工程面臨的一次嚴峻考驗，應引起足夠的重視。

水利工程；混凝土裂縫；預防措施；修補措施

20世紀70年代以前修建的水閘，裂縫主要出現在閘室底板面層，且多數為順水流方向的表面裂縫。究其原因：主要是當時水泥與鋼材供應緊張，設計中只能采用較低標號的混凝土，配筋率也較低，有的甚至是少筋混凝土或素混凝土結構。近幾年修建的水閘，閘室底板裂縫出現的幾率減少了，但閘墩或岸墻、翼墻裂縫的出現幾率卻有增加的趨勢，尤其是使用商品混凝土后，而且多數為豎向裂縫（貫穿性裂縫不多）。

根據對珠三角一些水閘裂縫情況進行調查分析的資料，認為閘墩或岸墻、翼墻出現裂縫的主要原因變形作用，如溫度變形、收縮變形、基礎不均勻沉降變形等多因素，統稱為變形作用引起的裂縫問題。對于變形作用引起混凝土裂縫研究還很不成熟，國家缺乏相關規范及規程，它涉及結構設計、地基基礎、施工技術、材料質量、環境狀態等諸多因素，特別是泵送混凝土施工工藝的發展，使得混凝土裂縫控制的技術難度大大增加。

一、混凝土裂縫預防措施

1、結構方面

隨著工程建設項目的增多和建設速度的加快，水閘閘墩長度或岸墻、翼墻的分段長度隨之加長，混凝土的收縮作用也隨之加大。根據混凝土結構設計規程，為避免結構由于溫度收縮應力引起的開裂，采取永久式伸縮的方法，根據現場調查，引起結構裂縫的原因是綜合性的，結構長度是影響收縮應力綜合因素之一。混凝土裂縫分為有害的及無害的兩類。有害與無害的界限由使用功能而定。施工單位應當采取必要的設計及施工措施，以控制有害裂縫的產生。由于估計不足等因素，即使出現少量有害裂縫，也要通過化學灌漿處理，使其滿足設計使用要求。結構所受到的外部作用分為外荷載，可看作是第一類荷載；具有十分重要的外部作用是變形作用，而第二類荷載為間接荷載。變形作用包括溫度、濕度、地基不均勻沉降，在該作用下，結構的抗力取決于混凝土的抗拉性能，即抗拉強度和抗拉變形。

2、施工方面

水閘底板的澆筑時間一般在冬春季，而閘墩或岸墻、翼墻的澆筑時間間隔較長，這時水閘底板混凝土的收縮已經基本完成，對閘墩或岸墻、翼墻墻體新澆筑的混凝土產生較大的約束作用，從而使閘墩或岸墻、翼墻墻體出現豎向裂縫由施工單位委托攪拌站向現場供應商品混凝土時，委托的技術依據只有設計院確定的強度等級，卻忽略了工程特點對大體積混凝土性能的要求，這樣對控制混凝土裂縫是不利的。施工單位應在混凝土澆筑部門對混凝澆筑、振搗、養護及坍落度控制做出技術方案，并嚴格執行，特別是對坍落度的控制更應得到攪拌站的同意。施工新澆筑混凝土養護方法有：1.潮濕養護；2.養護劑涂層；3.自動給水養護；4.保濕養護；5.防風；6.實現信息化施工養護；7.盡快回填。

3、混凝土材質方面

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題，硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，正是由于這些初始缺陷的存在才使混凝土呈現出一些非均質的特性。加之，近年來在混凝土澆筑中廣泛使用泵送混凝土，對于一些較小口徑的混凝土輸送泵，因大型工程混凝土輸送距離較大，為防止堵管，將混凝土水灰比加大至0.6左右，塌落度往往在18cm以上，這就要求大量增加水泥用量，致使混凝土水化熱大大增加，溫度應力也隨之增加。

泵送商品混凝土對原材料供應有很高的技術要求。由于泵送混凝土的流動性要求與抗裂的要求相互矛盾，所以應當選取在滿足泵送的坍落度下限條件下盡可能降低水灰比。目前國內攪拌站對砂石骨料的含水控制波動很大，影響了混凝土的水灰比。利用較精確的含水率測定儀或傳感器，測出配料過程中的含水率，進行計算機處理，自動調整配料的水灰比，對于控制混凝土的收縮和提高抗裂是必要的。

砂石的含泥量對混凝土的抗拉強度與收縮影響很大。我國對含泥量的規定比較寬，但現在實際施工中還經常超標。有的攪拌站，雖然檢驗資料是合格的，但在澆搗中發現有大量泥塊和雜質，這樣就會引起結構嚴重開裂。因此在實際施工中，砂石骨料的粒徑應盡可能大一些，以達到減少收縮的目的。

4、環境影響

混凝土的裂縫與環境條件（施工期和施工后）有很大關系。施工過程中應注意氣溫和濕度的變化。，混凝土本身是熱的不良導體，在澆筑初期（一般為齡期6～20d）由于氣溫驟將引起表層溫度急劇降溫，而內部仍然維持在較高溫度，限制了表層混凝土的收縮，形成了很陡的溫度梯度，相當于加上一個瞬時荷載，使混凝土的徐變功能不能充分發揮出來，混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或老混凝上的約束，又會在混凝土內部出現拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現裂縫。這種裂縫，如果長期暴露，反復遭受氣溫驟降襲擊，或由于壩體內部溫度過高繼續降溫的結果，將在壩體內部形成非線性溫度場，或在基巖部位由于均勻降溫，是混凝土收縮受基巖約束，并且在表面裂縫的端部，形成應力集中，使裂縫向縱深發展。同時，混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化。如養護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內部混凝土的約束，往往也會導致裂縫。

二、混凝土裂縫限制標準

混凝土裂縫是不可避免的，但可以通過工程設計及施工過程的詳細周密控制而大大較少，其微觀裂縫是本身物理力學性質決定的，但它的有害程度是可以控制的。有害程度的標準是根據使用條件決定的，如從結構耐久性要求、承載力要求及正常使用要求，最嚴格的允許裂縫寬度為0.1mm。近年來，許多國家已根據大量試驗與泵送混凝土的經驗將其放寬到0.2mm。

如果結構所處的環境正常，保護層厚度滿足設計要求，無侵蝕介質，那么混凝土裂縫寬度可放寬至0.4mm；在溫氣及土封號為0.3mm；在海水及干濕交替中為0.15mm。當沿裂縫有害程度高時，必須處理。

三、結語

近年來，隨著城市進程加快，經濟的快速發展，城鎮人口的增加，工業飛速發展，人民對水利工程的要求越來越高，雖然，存在裂縫并不代表本工程就不安全，但是，看見閘墻、底板還是其他部位產生裂縫，總有一種對關系國計民生的水利工程產生多多少少的質疑。設計應該縝密計算，合理分段等，最主要的是混凝土結構的施工應堅持混凝土結構施工期質量、工期嚴格控制的前提下，與施工期荷載、抗力有關的參量統計參數的觀測調查和統計分析，以獲取基于全國范圍數據的分析結果.

TU518

1674-3954（2011）03-0035-01