剖析水利工程混凝土裂縫防治策略

何小紅

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摘要：水利工程施工中，混凝土出現裂縫是常見病害之一，裂縫一旦形成后對工程質量會造成很大影響，如不及時處理長期被水浸蝕后，降低水利工程的實際使用壽命，因此必須加強對混凝土裂縫的質量控制。本文在此從混凝土裂縫的成因出發，針對不同的裂縫提出了不同的防治措施。

關鍵詞：水利；混凝土；裂縫

一、混凝土滲透裂縫類型

混凝土是多相復合脆性材料，當混凝土的拉應力大于其抗拉強度，或拉伸變形大于其極限變形時，混凝土就會產生裂縫。

按位置不同，裂縫可分為表層裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。

按其開度變化可分為死縫、活縫、增長縫。

按其產生原因可分為沉陷縫、干縮縫、溫度縫、應力縫和施工縫。

二、水利施工中混凝土裂縫產生的原因

1、塑性收縮裂縫

混凝土在凝固的過程中，會逐漸散熱和蒸發，這是引起混凝土體積收縮的主要原因，尤其是一些大體積的混凝土。如果混凝土在收縮時受到外界環境的約束，就會自然的形成收縮應力，當這種應力超出當時混凝土極限抗拉強度時，混凝土就會產生裂縫。裂縫是混凝土建筑物最常見的病害之一。裂縫是材料的不連續現象，屬于物理性病害，是水工混凝土耐久性的首要影響因素。裂縫的出現，多數在施工期就存在，有的雖然在施工期以后，也多在運行初期5～10年以內，不是由于運行期長工程老化問題，而是早期的問題。裂縫的存在直接導致混凝土抗拉性能的降低，裂縫也會引導有害物質進入混凝土內部，造成鋼筋銹蝕，甚至混凝土結構破壞。對于水庫蓄水發電和灌溉來說，擋水混凝土結構的裂縫會直接引起滲漏，如果滲漏量達到一定程度，就直接危及工程的蓄水能力；對于混凝土重力壩來說，如果裂縫達到一定貫穿深度和寬度，會引起壩體揚壓力的急劇增長，削弱壩體的抗滑能力，對結構抗震非常不利、甚至會對整個壩滑能力，對結構抗震非常不利，甚至會對整個壩體的結構穩定和安全造成威脅。

2、溫差裂縫

溫差裂縫是由于混凝土內部和外部之間產生溫差所引起的，溫差產生的原因是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大。在溫度正負交替過程中，混凝土微孔中的水成為結冰或過冷的水，體積膨脹產生凍脹壓力，過冷的水遷移產生滲透壓力，當兩者的附加作用力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土就遭受破壞。溫差裂縫主要有三種情況：（1）水工混凝土在施工初期，產生大量的水化熱，內外的溫差使其產生裂縫；（2）混凝土拆模前后，混凝土表面的溫度會急速下降，裂縫產生；（3）由于混凝土內部溫度到達極限，但是熱量散發慢，而產生溫差裂縫。施工中的大體積混凝土，主要是由于溫差產生裂縫，諸如水工大壩、分洪閘、攔河壩等體積水工混凝土更易發生此類裂縫。

三、防治混凝土裂縫的幾點有效措施

1、做好溫差裂縫控制

1.1加冰降溫

在混凝土澆筑前購入冰塊，砸成粒徑約3cm的小塊加入混凝土生料中，充分拌合后量取出機口溫度，根據出機口溫度來確定加冰量。實際工作中，出機口的控制溫度為18℃，混凝土單方用冰量在60kg左右。因冰塊破碎工作量較大，粒徑也很難控制，加入冰塊后還需延長拌和時間，降低了混凝土澆筑速度，為克服該問題，實際工作中多采用拌和水降溫的方法，即把冰塊稍加破碎后放入拌和水池中來降低水溫。用此方法，通常能夠把拌和用水的溫度降至攝氏3～7℃左右。

1.2夜間澆筑

白天氣溫較高，即使采用多種降溫措施也很難保證混凝土的入倉溫度，而夜間澆筑——特別是后夜澆筑，氣溫相對較低，采取溫控措施后，比較容易控制混凝土的入倉溫度。因此，工作中多把其他工序的施工安排在白天進行，而把混凝土澆筑安排在夜間進行。

1.3加強混凝土的測溫工作

為及時掌握混凝土內部溫升與表面溫度的變化值，在承臺內埋沒若干個測溫點，采用“l”字形布置，每個測溫點埋設溫管2根，第1根管底埋置于承臺混凝土的中心位置，測量混凝土中心的最高溫升，另一根管底距承臺上表面100 mm，測量混凝土的表面溫度，測溫管均露出混凝土表面100 mm。用100的紅色水銀溫度計測溫，以方便讀數。第l – 5天每2小時測溫1次，第6天后每4小時測溫1次，測至溫度穩定為止。從已有施工經驗的測溫情況看，混凝土內部溫升的高峰值一般在3.5天內產生，3天內溫度可上升到或接近最大溫升，內外溫差值在20℃左右，為正常現象。

2、加強塑性裂縫控制

2.1當混凝土澆筑后，表面沒有及時覆蓋，受風吹日曬，表面游離水分蒸發過快，產生急劇的體積收縮，而此時混凝土早期強度很低，不能抵抗這種變形應力而導致開裂；使用收縮率較大的水泥，水泥用量過多，或使用過量的粉砂也會開裂；另外，混凝土水灰比過大，模板過于干燥也易引起開裂。

2.2配制混凝土時，應嚴格控制水灰比和水泥用量，選擇級配良好的石子以減小空隙率和砂率；同時，要振搗密實以減少收縮量，提高混凝土抗裂度。澆筑混凝土前，將基層和模板澆水濕潤。混凝土澆筑后，對裸露表面應及時用潮濕材料覆蓋，認真養護。在氣溫高、濕度低或風速大的天氣施工，混凝土澆筑后，應及早進行噴水養護，使其保持濕潤；大面積混凝土宜澆完一段，養護一段。此外要加強表面的抹壓和養護工作。混凝土養護可采用表面噴氯偏乳液養護劑，或覆蓋濕草袋、塑料布等方法；當表面發現微細裂縫時，應及時抹壓，再覆蓋養護。

3、做好混凝土配合比的優化設計

3.1摻入粉煤灰，選擇減水劑，保證泵送流動度。采集原材料進行試拌，盡可能地減少水泥用量，添加Ⅰ級粉煤灰，將水膠比控制在規范允許的范圍內，粗骨料采用二級配。摻入適量的粉煤灰對改善混凝土的和易性，降低溫升，減少收縮，提高抗侵蝕具有良好的作用。

3.2 原材料的選擇

砂料細度模數控制在2.4以上，含泥量控制在1%內。碎石針片狀控制在10%以內，含泥量控制在1%內，盡可能使用低水熱化水泥，控制原材料的質量不使混凝土產生收縮。

4、做好混凝土養護

澆筑后，應盡快用土回填。目前這是混凝土保溫保濕養護的最有效方法，對預防裂縫是非常有益的。在澆筑完畢后18小時即開始對鋼模板表面進行不間斷的灑水降溫，拆模后對混凝土表面進行全天候養護至14天。如采用蓄水法保溫養護，在混凝土施工期間可通入冷卻循環水，以便加快承臺內部熱量的散發。如采用內散外蓄綜合養護措施，可有效降低混凝土的溫升值，且可大大縮短養護周期，對于超厚大體積混凝土施工尤其適用。在混凝土拆模后要掛草簾或鋪草澆水，以便養護保濕。混凝土的保養不僅是為了預防初期產生裂縫，還能促進混凝土后期的穩定，保障其承壓能力和強韌度。對于混凝土的養護，在現代水利工程施工中，都需要得到充分的認識和重視。由于鋼筋銹蝕是氧化反應，氧化是產生銹的主要原因，因此，加強混凝土的密實度，防止空氣進入，加強混凝土表面的保護層厚度，預防氧化。在混凝土表面噴涂或涂刷聚合水泥砂漿、瀝青、環氧樹脂等防腐層。選擇抗腐蝕性強的鋼筋材料和混凝土材料，避免使用堿骨料等措施，對防止混凝土裂縫有較好的效果。堿骨料化學反應對結構的耐久性影響很大，為控制堿骨料的化學反應，最好選擇優質骨料和低含堿量的水泥以及中性拌和水，在提高混凝土密實度的同時合理降低水灰比。

四、結語

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。所以，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。