水工結構大體積混凝土裂縫成因及控制處理

陳飛劍

廣東省河源市

摘要：隨著經濟的發展，我國的水利工程建設取得了突出的成績，在當今水工結構建筑中，混凝土成為主要的建筑材料，混凝土有著良好的耐火性能、取材廣泛、不易風化、抗壓強度高，并且養護費非常低，因為這些優點，在水工結構的建筑中常常使用混凝土。但是，經過長期使用混凝土，很多混凝土存在的問題逐漸被暴露出來，最明顯的就是裂縫問題，混凝土裂縫不但影響建筑物的美觀，同時也帶來了極大地安全隱患，因此要加強研究水工結構大體積混凝土裂縫產生的原因，探索出混凝土控制及處理的對策。

關鍵詞：水工結構；大體積混凝土裂縫；成因與控制

在水工結構的建筑中，普遍存在混凝土建筑開裂的現象，一些簡單的裂縫影響建筑的美觀，但是大體積的混凝土裂縫會嚴重影響建筑物的性能與耐久性，從而影響建筑物的使用，甚至帶來巨大的安全隱患。因此，很多國家都非常重視混凝土裂縫的研究，投入了大量的資金解決混凝土開裂的問題，這對水工結構建筑工程的管理與決策都著重要的意義與價值。

一、水工結構混凝土裂縫類型

分析和研究混凝土裂縫的成因要先了解混凝土裂縫的類型，在水工結構建筑中，有多種混凝土裂縫類型，包含宏觀、細觀、微觀裂縫，正確的判斷出裂縫的類型，能夠更全面地分析出裂縫的成因，從而制定出最科學合理的控制措施。

第一，根據裂縫產生原因有幾種裂縫類型，如：承載受力而產生的裂縫、因為溫度而產生的裂縫、因為收縮而產生的裂縫、因為強迫位移而產生的裂縫，因為結構構造而產生的裂縫，因為施工而產生的裂縫，因為預應力而產生的裂縫，因為耐久性而產生的裂縫，還存在一種偶然作用產生裂縫。第二，根據裂縫形成時間有早期、中期、后期裂縫。早期裂縫時混凝土還沒有達到設計的強度就形成了裂縫，一般在建筑一個月左右時間；中期裂縫時混凝土已經具備了足夠的強度，可能因為設計以及施工等原因形成了裂縫；后期裂縫的形成大多是因為外界因素對混凝土進行侵蝕。第三，裂縫的性質有死縫、穩定縫、不穩定縫。死縫具有穩定的長度與寬度，不在發展，而穩定縫隨著季節發生周期變化，不穩定縫會因為外界的變化而長度與寬度隨時變化。第四。根據危害程度裂縫有輕度、重度、危害性之分，輕度裂縫對水工結構穩定與強度影響比較下，重度裂縫會降低水工結構的穩定性與強度，危害性裂縫能夠極大的降低結構的耐久度與強度，會對結構造成極大的破壞。第五，根據裂縫特性分為表面、淺層、深層、貫穿裂縫。表面裂縫是混凝土的表面產生龜裂，而淺層裂縫是裂縫的開裂程度比較淺，深層裂縫事混凝土裂縫從內部延伸到結構表面，這會影響結構安全，貫穿裂縫已經破壞了建筑的整體性與結構，甚至分離了結構，直接導致建筑不能投入使用。

二、水工結構大體積混凝土裂縫的成因

在水工結構的建筑中，混凝土裂縫有很多比較復雜的原因，而這些因素又彼此影響，導致裂縫的類型不斷發生變化。混凝土大體積裂縫主要原因是施工造成的，其次是材料存在的問題，最后是環境預計受力荷載等因素的影響。

（一）混凝土原因

混凝土有個重要的特性就是收縮，很多混凝土裂縫都是因為混凝土的收縮導致變形形成的。混凝土的水泥類型、水灰比、水泥細度、以及骨料性質都會影響混凝土收縮，因為收縮會影響混凝土的硬化，在大體積的混凝土中，早期收縮形式主要是冷縮，長期收縮形式主要是干燥收縮，其他的收縮形式比較少。另外，水泥的水化熱會造成混凝土裂縫，在大體積混凝土中，水泥會在水化中產生大量的熱，大體積的混凝土結構比較大，又無法有效的排出去，所以會把熱了聚集到混凝土的內部。在混凝土澆注時，彈性的模量比較低，水化熱導致溫度升高，但是對體積的變形沒有過大的約束，所以溫度的應力比價小，會小于混凝土承受的拉應力。但是混凝土增長的齡期導致彈性模量不斷的提升，那么會加混凝土降溫收縮約束，從而產生很大的拉應力，混凝土抗拉的強度低于拉應力時就會形成溫度裂縫。與此同時，混凝土使用的材料是造成裂縫的最大原因，混凝土的開裂大部分是因為混凝土的彈性模量、強度與收縮值不夠，這受水泥的使用量水泥種類影響。水泥細讀會影響干縮值，如果水泥比較細，那么就會形成較大的表面積，那么混凝土就容易形成裂縫。很多工程中都添加混凝土外加劑，如果養護不當，也會形成裂縫。

（二）施工原因

施工不當會直接造成混凝土產生裂縫，在澆筑混凝土時一般都會有很長的間隔時間制作生產混凝土，這導致很多的水分被蒸發，會造成混凝土的坍落，這樣澆筑形成的混凝土會有不規則收縮裂縫形成，從而降低了混凝土強度，另外混凝土的不同配比，也會造成干縮與凝縮裂縫。在建筑的主要結構上，拆模比較早，養護又不足，導致強度不達標。那么混凝土無法支撐荷載，會有裂縫產生。在施工以前，支架的剛度不夠，預壓不足，那么在澆筑混凝土后支架會不均勻下沉，從而導致混凝土產生裂縫。

養護是造成混凝土裂縫的重要原因之一，在澆筑混凝土后，混凝土表面沒有及時的覆蓋或者進行潮濕養護，那么水分會非常容易蒸發，從而導致收縮裂縫。一些高性能的混凝土，因為水灰較小，而含有大量的膠凝材料，導致沁水少，密實性好，但是如果沒有良好的養護條件與養護方法，那么會造成更嚴重的干縮情況，從而導致混凝土開裂。

三、水工結構大體積混凝土裂縫控制處理措施

若想有效的控制處理水工結構的大體積混凝土裂縫，需要綜合分析裂縫的成因，然后再根據實際情況制定具體有效的措施。

（一）提升混凝土的抗裂縫能力

經過大量的實踐研究，利用混凝土體積收縮變形能夠有效的起到混凝土防裂的作用，所以在混凝土選用時要確保混凝土具有微膨脹的性能，這樣能夠補償溫度的收縮變形，從而減少約束應力，這樣能夠極大的控制混凝土開裂。因此，在施工中要把混凝土的體積收縮變形和拉應力準確的計算出來，在設計時充分考慮影響混凝土的因素，然后科學施工，合理安排供需，加強施工管理，不斷的改善和提升混凝土性能，從而來提升混凝土抗裂縫的能力。

（二）降低澆筑溫度

在水泥水化中會產生大量的熱，所以要降低澆筑時混凝土的溫度，減少溫升。一般采用的方法有加冰拌和、預冷骨料，在設計混凝土澆筑時，為了減少溫度的回升，要組織合理的運輸路線，同時控制好運輸的時間，安排好施工的工序，盡可能的減少混凝土的暴露時間，要及時的對混凝土進行保養，并且有效的控制混泥土澆筑的溫度。

（三）科學安排施工程序

混凝土的施工進度與程序安排合理能夠有效的防治混凝土開裂，所以要不斷的提升施工管理水平。在澆筑混凝土時要設計好間歇期，并且選在低溫的季節進行施工，在約束區避免薄層長間歇的現象出現，要做到連續上升，在區域外也要做到短間歇，分縫區域的混凝土要保證溫度的穩定，防治并縫失效的情況發生。要加強對澆筑完混凝土的養護，及時的灑水和覆蓋養護，確保表面能夠處于濕潤狀態，要定期對混凝土進行養護，特別是水工結構建筑，要加強養護，保證混凝土能夠正常的發展體積膨脹，從而控制混凝土開裂。

結語：

水工結構大體積混凝土控制處理要從原材料、結構設計、施工工藝與施工條件等多方面進行，要不斷的研究和探索混凝土使用環境、養護管理，加強施工管理，從而來提升水工結構中混凝土的性能，正確的處理和控制大體積混凝土的裂縫，全面提升水工結構建筑的安全性與實用性。

參考文獻：

[1]廖良華，梁建涌，吳浪.水工大體積混凝土裂縫成因及防治措施[J].廣東建材.2010（04）.

[2]斯全波.大體積混凝土裂縫成因及防治措施[J].交通標準化.2011（09）.

[3]郭遠臣.再生骨料/水泥復合材料干縮性能研究[D].昆明理工大學.2010.

[4]劉春燕，節春利.大體積混凝土裂縫產生原因及防裂措施綜述[J].中小企業管理與科技（上旬刊）.2009（03）.