水廠混凝土構筑物裂縫成因及防范

鮑煜曦

[摘要]水廠運行過程中需要使用沉淀池、清水池等設備，這些設備都是使用混凝土構建而成，為了減少水的滲漏一般情況下都是利用防滲漏混凝土進行施工的。在使用過程中若混凝土構筑物產生裂縫必然會造成水的流失。本文就水廠混凝土構筑物裂縫成因及防范措施進行闡述

[關鍵詞]水廠；混凝土；構筑物；裂縫；成因

中圖分類號：TV331文獻標識碼： A

一、前言

在水廠施工過程中，要對預防混凝土構建物的裂縫進行充分的考慮，否則，在使用過程中產生裂縫就造成水廠的停產和水資源的浪費，本文就混凝土構建物產生裂縫的原因和相關的防范措施進行闡述和分析。

二、混凝土裂縫的成因

裂縫產生的形式和種類很多，有設計方面的原因、施工方面的原因，原材料選擇方面的原因，施工工藝方面的原因，但更多的是施工過程的各種因素組合產生的，下面就對其原因進行分析。

1、砼的收縮

收縮是砼的一個主要特性，對砼的性能有很大影響。由于收縮而產生的微觀裂縫一旦發展，則有可能引起結構物的開裂、變形甚至破壞。砼收縮裂縫危害較大，尤其是暴露在大氣中的構筑物，影響更大。如不加以防止，可能會造成嚴重后果。

2、設計原因

無錫市錫澄凈水廠位于江陰市長江大堤內，設計取水能力為100萬噸/日，在設計過程中由于對當地的地質環境考慮不周，在使用過程中出現防水混凝土裂縫。

3、混凝土材料及配合比

配合比設計不當直接影響砼的抗拉強度，是造成砼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。近兩年發現不少混凝土出現裂縫，總結的原因有如下方面：

（一）粗細集料含泥量過大，造成混凝土收縮增大。集料顆粒級配不良或采取不恰當的間斷級配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導裂縫的產生。

（二）骨料粒徑越細、針片含量越大，混凝土單方用灰量、用水量增多，收縮量增大。

（三）混凝土外加劑、摻和料選擇不當、或摻量不當，嚴重增加混凝土收縮。

（四）水泥品種原因，礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大。

（五）水泥是存在等級的，在使用的過程中要根據工程的需要來選擇水泥的等級和凝固強度。

4、施工及現場養護原因

施工是將建筑產品由設想變成現實的過程，也是水廠混凝土結構能否達到防滲漏要求的關鍵。

（一）現場澆搗混凝土時，振搗或插入不當，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導裂縫的產生。

（二）高空澆注混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。

（三）對大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產生表面收縮裂縫。

5、使用原因(外界因素)

（一）在施工過程中構建物未能形成穩定的基礎，使用過程中出現不同程度的基礎下沉。

（二）儲水量超過設計的容量，造成壓力增加，破壞混凝土的結構產生裂縫。

（三）周圍環境影響，酸、堿、鹽等會混凝土產生侵蝕，隨著時間的延長也會出現裂縫。

（四）意外事件，火災、輕度地震等引起構筑物的裂縫。

6、溫度裂縫

沉淀池、濾池、清水池等構筑物的混凝土澆筑，因防滲漏要求必須一次性澆注完成，一次性澆注工作量大，澆注的混凝土體積和面積均較大。大體積混凝土在施工過程中如果現場降溫、保溫和散熱工作不到位，由水泥水化熱引起的內外溫差就會過大（>25℃），從而導致混凝土產生溫度裂縫。

三、混凝土裂縫防治措施

水廠沉淀池、濾池、清水池等水廠構筑物防滲要求高，這些構筑物的防滲目前主要采用防水混凝土，所以要求混凝土必須具有良好的抗裂性能，嚴格控制裂縫的產生和形成。筆者針對寧夏水廠混凝土產生裂縫的原因進行了分析，并提出了相應的防治措施。

1、收縮裂縫

混凝土收縮裂縫主要包括塑性收縮、干燥收縮和自收縮裂縫等。產生收縮裂縫的原因很多，如環境溫度、濕度、風速、干縮率、抗拉強度和極限拉應變等。

2、采用補償收縮混凝土。

3、摻加適量粉煤灰或高效減水濟，減少水泥用量。

4、選擇合理的混凝土塌落度值。

5、嚴格控制配合比。根據骨料含水量及時調整施工配合比，并加強計量。

6、保證混凝土攪拌時間。

7、采用切實可行的施工工藝：根據泵送大體積混凝土的特點，采取“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進，一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能較好地適應泵送工藝，避免混凝土輸送管道經常拆除、沖洗和接長，從而提高泵送效率，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時間。根據混凝土泵送時自然形成一個坡度的實際情況，在每個澆筑帶的前后布置兩道振動器，第一道布置在混凝土出料口，主要解決上部混凝土的振實；由于底層鋼筋間距較密，第二道布置在混凝土坡腳處，以確保下部混凝土密實。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚，故澆筑結束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數遍，打磨壓實，以閉合混凝土的收縮裂縫。

8、加強混凝土養護：養護是確保混凝土抗裂防滲性能的一項十分關鍵的工作。為了確保新澆筑的混凝土有適宜的硬化條件，防止在早期由于干縮而產生裂縫，大體積混凝土澆筑完畢后，應在12小時內加以覆蓋和澆水養護。普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土養護時間不少于14天；但在前7天時間內，依氣溫高低2～4小時澆水養護一次，8～14天內依氣溫高低4～6小時澆水養護一次

四、溫度的控制和裂縫防治措施

1、溫度控制

（一）進一步優化骨料級配，使用干硬性混凝土，摻混合料，并添加適量的塑化劑或引氣劑，達到減少水泥用量的要求；

（二）拌制混凝土時，可在拌合料中摻入適量的水，或用水冷卻碎石，以免澆筑溫度過高；

（三）夏季施工時（或外部環境氣溫過高時），要嚴格控制混凝土澆筑厚度，以達到良好的散熱效果；

（四）利用通入混凝土內部的冷水管達到降溫的效果；

（五）根據外界氣溫變化設定拆模時間，當氣溫驟降時立即采取保溫措施，以免混凝土表面溫度呈梯度急劇變化；

（六）冬期施工應加強混凝土構筑物的保溫工作，尤其是長時間暴露在空氣中的混凝土表面和薄壁結構，更要按照施工規范做好細部構件的保溫措施.

2、改善約束條件

（一）按設計要求分縫分塊；

（二）注意避免基礎發生大幅度沉降；

（三）根據施工規范合理部署施工活動，確保每道工序順延銜接，避免施工過程中側面長期暴露，將高差控制在可控范圍內；

（四）準確把握拆模時間。施工單位還可通過改善混凝土性能，提高結構自身的抗裂能力，做好后續保溫措施，防止表面裂縫產生，從而確保混凝土施工質量等方法也是防治混凝土裂縫的有效途徑。此外，要注意防止貫穿裂縫發生。貫穿裂縫是眾多種類的裂縫中比較特殊的一種，它會破壞混凝土構筑物整體結構，不易治理。

3、合理使用外加劑經過實踐驗證，上述技術措施能夠提高混凝土施工質量，增強混凝土的耐久性，有效預防混凝土開裂。除此之外，在混凝土拌合料中按比例添加外加劑也是預防混凝土開裂的主要措施，如按比例摻加減水防裂劑。筆者結合工作經驗，對其作用進行了研究：

（一）混凝土中有很多毛細孔道，水蒸發后毛細管內產生毛細管張力，致使混凝土產生干縮變形的問題。擴大毛細孔徑雖然能有效抑制毛細管張力產生，但是會對混凝土強度的形成造成不利影響。早在六十年代，世界各國已普遍承認該表面張力理論的科學性。

（二）導致混凝土收縮變形的一個重要原因就是水灰比的設計不合理。在設計水量與水泥用量的配比時，可按比例添加適量的減水防裂劑，就能減少25％的用水量。

（三）嚴格控制水泥用量也是降低混凝土收縮率的一項關鍵性因素。摻加減水防裂劑的混凝土可減少15％水泥用量卻不影響混凝土強度，可添加等比例的添加劑。

五、結束語

在水廠混凝土施工的過程中，我們要根據當地的氣候條件采用相應的措施，避免在使用過程中出現裂縫，保證施工的質量。

參考文獻

[1]公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程（JTG E30-2005）．

[2]王成輝.混凝土施工過程中預防裂縫的措施和方法[J].科技向導.2012