淺談水利施工中的混凝土工程裂縫的危害與防治措施

孫義良

摘要：混凝土是水利工程建設中的重要材料，混凝土施工是水利工程建設中的重要環節。混凝土的裂縫問題是一個普遍存在而又難以解決的工程實際問題，是水利工程施工當前最嚴峻的問題之一。設計不合理、施工質量欠佳、運行管理不善或使用條件改變、遭受意外荷載及材料老化等，會引發貫穿性裂縫，或在混凝土內部形成連通的蜂窩孔洞等深層缺損，或導致變形縫止水失效。因此在施工全過程中對混凝土加強質量控制、對保證工程質量、防患于未燃、避免不必要的時間和資金浪費等有著重要的意義。就此，筆者對水利工程中常見的混凝土裂縫的成因進行了探討分析，并有針對性地提出了一些防治措施。

關鍵字：水利工程建筑物 混凝土工程 混凝土裂縫 防治措施

引起水利工程建筑物混凝土結構產生裂縫的原因是多方面的，原材料如水泥、砂、碎石或卵石、水等質量不達標，檢驗不合格；混凝土配比不合理；非載荷作用等。裂縫的存在和發展，破壞了水利工程建筑物結構的整體性，影響了水利工程建筑物的結構受力狀況與穩定，給水利工程建筑物結構的運行事帶來不確定性，而且易導致水利工程建筑物內部與鋼筋銹蝕，降低水利工程建筑物結構的耐久性，甚至會引起滲透變形，危及水利工程建筑物的結構的穩定性。由此可見，分析裂縫的成因，探討防治措施，對水利工程建筑物的應用有著極其重要的意義。

一． 水利工程混凝土的危害

混凝土裂縫將使水工建筑物產生滲漏，滲漏的結果，一方面在壓力水作用下使裂縫逐步擴寬和發展；另一方面當水滲入混凝土內部后首先會引起水解破壞，并可能由此導致混凝土結構物的破壞。據調查，由裂縫引起的各種不利結果中，滲漏水占60%。混凝土的裂縫還會使混凝土對鋼筋的保護作用削弱，在裂縫部位，水拉性能減弱，裂縫進一步擴大，形成更大的危害。

混凝土裂縫對混凝土結構物的結構強度和穩定性具有直接的影響。會降低混凝土結構物的結構強度和整體穩定性。輕則影響建筑物的外觀和正常使用，嚴重的貫穿性裂縫甚至可能導致混凝土結構物的完全破壞。

二． 水利工程建筑物混凝土產生裂縫的成因。

引起水利工程建筑物混凝土產生裂縫的因素有很多，大致歸納起來有荷載作用引起的裂縫和非荷載作用引起的裂縫兩類。

1.荷載作用引起的裂縫

水工建筑物混凝土結構在使用荷載作用下，由于截面的混凝土拉應變大多是大于混凝土極限拉伸值的，所以構件在使用時總是帶縫工作的。這類裂縫總是與主拉應力方向大致垂直，且最先在荷載效應最大處產生。如果荷載效應相同，裂縫首先在混凝土抗拉能力最薄弱處產生。混凝土在硬化的過程中，由于干縮引起的體積變形受到約束時產生的裂縫，這種裂縫的寬度有時會很大，甚至會貫穿整個構件。在厚度較大的構件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂縫。混凝土構件在超出設計的均布荷載或集中荷載作用下產生內力彎矩，出現垂直于構件縱軸的裂縫，構件在較大剪力作用下，產生斜裂縫，并向上、下延伸。

2.非荷載作用引起的裂縫

2.1溫度變化引起的裂縫

1）大體積混凝土水化時產生的大量水化熱得不到散發，導致混凝土內外溫差較大，使結構內部受壓，外部受拉。混凝土在硬化初期，只有很低的抗拉強度，如果由內外溫度差引起的拉應力超過混凝土早期抗拉強度時，混凝土就要產生裂縫。

2）混凝土熱脹冷縮所產生的體積脹縮，因為受約束力的限制，在內部產生了溫度應力，由于混凝土抗拉強度低，容易被溫度引起的拉應力拉裂，從而產生溫度裂縫。由于太陽暴曬產生裂縫也是工程中最常見的現象。

3）構件硬化成型后，在使用中，如果溫度較大，構件內部溫度梯度就極大，也會引起構件開裂。

2.2變形、施工操作及其他因素引起的裂縫

1）混凝土在空氣中結硬時，體積要縮小，產生收縮變形，當受到約束時，就可能導致裂縫的產生。在配筋率較高的構件中，由于鋼筋對周圍混凝土的約束作用增強，混凝土的收縮也會受到鋼筋的限制而產生拉應力，引起構件局部裂縫。

2）結構的基礎出現不均勻沉陷，使超靜結構受迫，也可能會產生裂縫，隨著沉陷的進一步發展，裂縫會進一步擴大。

3）施工操作過程中，混凝土澆筑后的頭幾個小時內，這時混凝土還處于塑性狀態，容易出現混凝土塑性坍落。如果混凝土出現泌水現象，在重力作用下混合料中的固體顆粒有向下沉移而水向上浮動的傾向。這種移動當受到鋼筋骨架或者模板約束時，在上部就容易形成沿鋼筋長度方向的裂縫。

4）當鋼筋混凝土處于不利環境中，例如：侵蝕性水，由于混凝土保護層厚度有限，特別是當混凝土密實性不良，環境中的氯離子等和溶于水中的氧離子會使混凝土中的鋼筋生銹，生成氧化鐵，氧化鐵的體積比原來金屬的體積大得多，鐵銹體積膨脹，對周圍混凝土擠壓，使混凝土脹裂產生順筋裂縫。順筋裂縫一旦產生，又進一步促進鋼筋銹蝕程度的增加，形成惡性循環，最后導致混凝土保護層剝落，甚至鋼筋銹斷。這種順筋裂縫對結構的耐久性影響最大。

三．混凝土裂縫的防治措施

1.選好原材料，控制原材料的質量，優化混凝土的配合比，減少混凝土的收縮，提高抗腐蝕能力。

1.1盡量選用低熱或中熱降低泥礦渣水泥、粉煤灰水泥；

1.2減少水泥用量，將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下；

1.3降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.60以下；

1.4改善骨科級配，摻加粉煤灰或高效減少水劑等來減少水泥用量，降低水化熱；

1.5改善混凝土的攪拌工藝，采用“二次風冷”新工藝降低混凝土的澆筑溫度；

1.6在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌和物的流動性、保水性，降低水熱化，推遲熱峰出現的時間；

2．合理的施工安排及施工過程的控制

2.1合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束；

2.2在大體積混凝土內部設置冷卻管道，通過冷水或冷氣冷卻，減小混凝土的內部溫差；

2.3加強混凝土溫度的監控，及時采取冷卻保護措施；

2.4加強混凝土養護，混凝土澆筑后，及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋，并灑水養護，適當延長養護時間，保證混凝土表現緩慢冷卻，在寒冷季節，混凝土兩面必須采取保溫措施，以防寒潮襲擊。

2.5混凝土的養護和表面保護。良好的養護可使混凝土保持或接近飽和狀態，水化作用速度最大，也是控制混凝土裂縫發生的措施之一，一般保溫、保濕養護不得少于14d。

3.水利工程混凝土產生裂縫的修補方法

國內外學者把裂縫分為死縫、活縫和增長縫等3種。對于死縫可以采用剛性材料填充修補；對活縫則采用彈性材料修補；對于增長縫，必須消除引發裂縫的因素。

四.結語

水利工程建筑構筑物的結構安全和防滲等主要由混凝土承擔，因此混凝土的質量極其重要。裂縫是水利建筑物混凝土結構中普遍存在的一種現象，它的出現不僅會降低水利建筑物的抗滲能力，影響水利建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響水利建筑物的承載能力。因此，必須對混凝土裂縫進行深入細致的調查研究，區別對待，在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展，對提高混凝土結構的質量，進而提升水工建筑物的安全起著極為重要的作用，必須加以重視。

參考文獻：

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