小議水利工程中混凝土裂縫成因及其預防措施

申自富

（安徽水利開發股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 概述

混凝土是目前工程中使用量最大的一種建筑材料，被廣泛應用于工業、民用建筑、農林、城市建設、水利工程。然而，許多混凝土結構在建設與使用過程中出現了不同程度、不同形式的裂縫。這不僅影響建筑物的外觀，更危及建筑物的正常使用和結構的耐久性。因此，混凝土裂縫問題倍受工程界關注，如何辨別裂縫的類型、如何區分裂縫的成因以及如何預防裂縫的產生成為越來越重要的研究課題。

2 混凝土裂縫的分類

2.1 按裂縫的成因劃分

2.1.1 結構性裂縫：指由各種外荷載引起的裂縫，又稱荷載裂縫；包括由外荷載的直接應力引起的裂縫和在外荷載作用下結構次應力引起的裂縫。

2.1.2 非結構性裂縫：是指由各種變形變化引起的裂縫；包括溫差、干縮濕脹和不均勻沉降等因素引起的裂縫；這類裂縫是在結構的變形受到限制時引起的內應力造成的。國內外的研究資料以及大量的工程實踐看，非結構性裂縫在工程中占了絕大多數，約為80%，其中以收縮裂縫為主要類型。

2.2 按裂縫產生的時間劃分

2.2.1 施工期間出現裂縫：包括沉降收縮裂縫、自身收縮裂縫、溫度裂縫、施工操作不當或養護不到位而出現的裂縫、早期凍脹作用引起的裂縫以及一些其它形式的不規則裂縫。

2.2.2 使用期間出現裂縫：包括鋼筋銹蝕膨脹產生的裂縫、鹽堿類介質及酸性侵蝕氣液引起的裂縫、堿骨料反應引起的裂縫以及循環動荷載作用下損傷累積引起的疲勞裂縫等。

2.3 按裂縫的形狀劃分可分為

2.3.1 縱向裂縫：平行于構件底面，順筋分布，主要由鋼筋銹蝕作用引起。

2.3.2 橫向裂縫：垂直于構件底面，主要由荷載作用、溫差作用引起。

2.3.3 剪切裂縫：由于豎向荷載或震動位移引起。

2.3.4 斜向裂縫：常見于墻體與混凝土梁，主要因地基的不均勻沉降以及溫差作用或抗剪承載力不足引起。

2.4 按裂縫的發展狀態劃分

2.4.1 穩定裂縫：這種裂縫不影響持久應用，包括兩類，一類是在運動過程中可以自愈合的裂縫，常見于一些新建的防水工程中，這是由于裂縫處水泥顆粒在滲漏過程中與水進一步化合，兩者形成的凝膠物質將膠合裂縫封閉，從而滲漏停止，裂縫達到自愈；另一類是處于穩定運動中的裂縫，如在周期性荷載作用下產生的周期性擴展和閉合的裂縫。

2.4.2 不穩定裂縫：這種裂縫將產生不穩定性的擴展，影響結構物的持久使用，應視其擴展部位，采取相應的措施。

3 混凝土裂縫的成因

3.1 材料質量問題

材料質量問題引起的裂縫較常見的原因是水泥、砂、石等質量不好。如果水泥的強度不夠，水泥受潮或超期，使混凝土強度達不到設計值，就可能導致混凝土開裂。只有把好材料的質量關，工程質量才能在根本上得到保證。

3.2 混凝土配比問題

混凝土配合比設計不當會直接影響混凝土的抗拉強度，是造成其開裂不可忽視的原因。配合比不當指水泥用量過大，水灰比大，含砂率不適當，骨料種類不佳，選用外加劑不當等，這幾個因素是互相關聯的。

3.3 施工中的問題

由于施工原因造成裂縫出現的因素很多。水分蒸發、水泥結石和混凝土干縮通常是導致混凝土裂縫的重要原因。模板構造不當，漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過拆模等都有可能造成混凝土開裂。因此混凝土的攪拌、運輸、澆灌、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能使裂縫產生的直接或間接原因。

4 混凝土裂縫的預防措施

4.1 合理設計方案

良好的施工方案與預防、控制裂縫有很大的關系；確定各種混凝土的允許裂縫寬度后，根據其裂縫寬度要求進行設計，可以有效的控制混凝土裂縫的產生。施工方案主要應確定一定澆筑量、施工縫間距、位置及構造、澆筑時間、運輸及振搗等。確定澆筑時間的原則應盡量避開炎熱天氣或晝夜溫差大的日子。

4.2 控制原料質量

根據結構的要求選擇合適的原材料，如選擇中低熱水泥、緩凝型減水劑、摻用纖維、采用低熱高性能混凝土；選擇適宜的混凝土強度等級及水泥品種、等級和級配優良的砂、石原材料，含泥量應符合規范要求；盡量避免采用早強高的水泥，同時可以適當減少水泥的用量，盡量控制在460kg/m3以下，以減少水化熱量；選用水泥時，應以能使所配制的混凝土強度達到要求、收縮性小、和易性好和節約水泥為原則。同時應注意其特性對混凝土結構強度、耐久性和使用條件是否有不利影響；對于砂石材料應控制其級配、含泥量、針片狀含量、壓碎值指標、有害物質含量在規范允許范圍。

4.3 加強施工質量

在水利施工中混凝土裂縫的防治工作尤為重要，據相關資料統計顯示，由施工質量原因而產生的裂縫發生率在95%以上。主要體現在對新澆混凝土的早期養護工作，以保證混凝土在早期盡可能少產生收縮。

在施工階段要注意以下問題：混凝土要有合適的配合比，要滿足強度要求、施工要求，還要從防止產生裂縫的根本原因出發；鋼筋的成型和模板安裝位置要準確、牢固，以免施工中變形。鋼筋上的污物要清除干凈，以免影響鋼筋與混凝土粘結力；澆筑、振搗操作合理，特別是振搗操作技術，過分地振搗對混凝土均勻性有害，振搗不足也不能保證混凝土的密實度；控制好構件的濕潤養護，對于大體積混凝土，有條件時宜采用蓄水或流水養護；對于較大體積混凝土，施工時應充分考慮水泥的水化熱問題。

后期養護時需要注意以下問題：常規養護方法是噴水，對一般混凝土結構，減小表面收縮，防止龜裂是可行的。養護期應以混凝土強度增長最快的階段為準，即7-28天，時間越長效果越佳；當拆除模板在混凝土澆筑初期時，由于水化熱的散發，表面引起相當大的拉應力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在混凝土表面附加拉應力，再加上混凝土干縮，有導致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一層輕型保溫材料，對于防止混凝土表面產生過大的拉應力，具有顯著的效果。

4.4 混凝土裂縫表面修補

當混凝土表面裂縫較多或分布面較廣時，增加一層水泥砂漿或細石混凝土面層進行處理，首先將裂縫附近的混凝土表面鑿毛，然后沿深進裂縫鑿成深15-20mm和寬150-200mm的凹槽，再用鋼絲刷配以高壓水清洗并灑水濕潤，然后刷一層水泥砂漿，再用1:2水泥砂漿分2-3層涂抹，總厚度控制在10-20mm左右，并用鐵抹壓密抹光。最后用水泥凈漿及1:2.5的水泥砂漿交替抹壓4-5遍，即可形成剛性防水層，并進行覆蓋，同時灑水養護。

總結

混凝土裂縫問題是項技術難題，長期困擾著水利工程界；近年來，隨著高早強型水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推廣、混凝土強度等級的提高、大體積混凝土的涌現，在取得成效的同時也使裂縫問題更為突出，甚至成為混凝土質量問題的焦點。本文分析了在水利工程中混凝土裂縫的分類、形成的原因，并針對其原因討論了防治裂縫的措施，在今后具體的設計、施工及后期養護上就要靠工程人員多觀察、多比較，出現問題后多分析，結合多種預防處理措施，混凝土的裂縫是可以避免的。

[1]李凱豐，魏國正.淺析混凝土裂縫的原因、預防與處理[J].四川建材，2006.

[2]柏柱塘.淺談水工混凝土裂縫成因與防治措施[J].甘肅科技，2006.

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