水工結構大體積混凝土裂縫成因及控制處理

段瓊 王棟蕾

(1中建聯勘測規劃設計有限公司河南，鄭州 450046 2中建聯勘測規劃設計有限公司河南，鄭州 450046）

水工結構大體積混凝土裂縫成因及控制處理

段瓊1王棟蕾2

(1中建聯勘測規劃設計有限公司河南，鄭州 450046 2中建聯勘測規劃設計有限公司河南，鄭州 450046）

由于水利工程中的多種結構都是混凝土組成的，因此，我們必須保證混凝土的質量和控制混凝土的裂縫數量，以使工程可以安全長久的存在。本文在了解水工結構的特點的基礎上，重點分析了水工結構中大體積混凝土的性質，初步得出水工結構大體積混凝土產生裂縫的具體原因，是與混凝土自身的收縮、變形及外界環境和施工過程息息相關，并對控制水工結構大體積混凝土裂縫提出幾項針對性的措施，希望對提高水利工程的質量及保障工程施工順利進行有所幫助。

水工結構；大體積混凝土；裂縫成因；控制處理

0引言

隨著我國經濟的飛速發展和日常生產生活的不斷提升，人們對水電工程的質量有著越來越高的期望。對于水工結構本身來說，它們結構十分復雜且形體很大，在水工結構中大體積混凝土為保證工程質量起著關鍵的作用。大體積混凝土由于形體巨大，當外界環境、溫度發生改變以及自身產生一定變形時，會產生一些裂縫，裂縫的存在威脅著整個水利工程的質量。如果我們想要保證工程質量和水利工程的平穩度，則必須仔細探究大體積混凝土的裂縫成因，并采取有針對性的控制措施。實際上，研究水工結構大體積混凝土裂縫成因及控制處理，不僅可以產生很大的經濟和社會效益，同時能夠為實際工程的施工中提供一些指導意義。

1、水工結構大體積混凝土的特點

就水工結構中大體積混凝土而言，它具有比較復雜的結構和材料組成，且從其自身性質來看，大體積混凝土可以承受很大的壓力，相比之下，由于混凝土本身是脆性材料，所以它的受壓能力不足其受壓能力的百分之十，因此當受到自身收縮力或外界力的作用時變形能力差，很容易產生一些裂縫。除此之外，在對水工結構中大體積混凝土澆筑時，需要大量的混凝土材料。混凝土具有水化熱的特點，澆筑后在混凝土內部一般會產生很高的溫度，這時彈性模量減小，只有很小的變形，但隨著熱量逐漸散去，混凝土溫度慢慢降低，彈性模量也在逐漸增大，這時會有很大的變形量。混凝土的這種特點，會使內部產生較大的拉應力，而混凝土本身的受拉能力很差，因此在內部就會慢慢產生一定的裂縫。

2、水工結構大體積混凝土裂縫的原因

水工結構中大體積混凝土，產生裂縫有著十分復雜的原因。具體而言，自身特性、外界環境及施工不當都會對此造成很大的影響，而且如果多種因素共同作用，則裂縫有逐漸擴張的趨勢。

2.1 混凝土水化熱產生裂縫

眾所周知，混凝土遇水會釋放出熱量，這樣進而會導致混凝土產生裂縫，而出現這種現象的主要原因是溫度不斷發生改變。大量的混凝土澆筑放出了足夠多的熱量，如果在較小的混凝土中，這些熱量可能會很快地散去，但對于水工結構中大體積混凝土來說，由于其自身體積較大，材料本身也是熱的不良導體，所以水化熱產生的大量熱能會集聚在內部很難快速散去，這就導致其內部溫度升高。由混凝土的自身特性可知，在高溫下它的彈性變量較小，從而僅僅產生很小的形變，且此時的內部變形應力也較小，不會達到應力極限，因此也不會造成破壞。然而隨著散熱過程的逐漸進行，溫度不斷降低，彈性變量漸漸增大，混凝土也會產生較大的變形，此時的內部應力達到了超出應力極限的狀態，從而導致混凝土產生裂縫。

2.2 外界氣溫改變產生裂縫

經驗表明，外界氣溫的突然改變會讓大體積混凝土產生一定地裂縫。具體而言，當溫度升高時，這時澆筑的混凝土也處于較高的溫度上，而溫度忽然降低的時候，大體積混凝土的表面溫度會隨之而降低，但這時混凝土的內部，溫度卻可能會保持不變或降溫較慢，這樣在大體積混凝土的內外表面就形成了一定地溫差，從而導致裂縫產生。

2.3 混凝土澆筑施工過程不當導致裂縫

在混凝土澆筑施工過程中，由于施工不當導致產生裂縫的原因很多。例如，在澆筑之前，一些相關人員不了解混凝土的原料配比、水灰比，造成這兩項不符合相關要求，為后面的澆打下不好的基礎；另外，在澆筑施工時，如果外界溫度很高，則可能會使澆筑的溫度超出相關規定；還有在進行澆筑后，沒有及時安排專門人員進行相應地養護，使得大體積混凝土直接暴露在空氣中，且外表的水分也很快蒸發。

3、水工結構大體積混凝土裂縫的控制處理

3.1 嚴格控制施工原材料

根據多年的經驗，我們可以知道，要想將水工結構大體積混凝土裂縫控制在一定范圍，首先必須要做到對材料控制管理，即謹慎的選擇原材料。一般地，原材料主要由水泥、泥沙以及沙粒碎屑組成，所以我們在選擇時，盡量不要選擇沙石中含泥成分高的材料，這種材料性能很差且強度較弱；相反，我們應該選擇收縮系數小的材料，以減少混凝土的內部應力；盡量放棄沙粒度小的材料，因為這種要求的混凝土澆筑量很大，澆筑時會產生很大的熱量。除此之外，我們也要仔細的選擇各種添加劑，總而言之，我們必須謹慎選擇原材料，以將裂縫控制在合理范圍之內。

3.2 控制混凝土的配比設計

配比設計對混凝土有著非常重要的作用，因此我們必須加強控制大體積混凝土的調配比例，并且應將混凝土水化熱現象作為重中之重，即我們應該盡可能選擇水泥含量少的混凝土作為原料，這樣可以很好的減少很多水化熱。隨著科技的發展，我國目前也在采用混摻礦渣及煤灰的方法，以最大程度的減少水化熱的產生。一般地，在對混凝土進行調配時，我們可以根據過程的需要增加相應地添加劑，從而達到增強混凝土強度的目的。

3.3 合理控制溫度

對于大體積混凝土來說，產生裂縫的根本原因中溫度因素占據很大比例，但是由于溫度是變化莫測的，想要隨時控制溫度相對而言非常困難。所以，我們控制溫度時，必須在有關的溫度標準進行，即對混凝土進行澆筑之前，可以按照體積等相關數據算出澆筑時可能達到的溫度，從而合理地對掌控混凝土的溫度變化。

4 小結

對于我國的水利工程以及相關的其它水工結構來說，大體積混凝土一直以來存在很大的裂縫隱患，并且產生的裂縫由于各種因素的作用可能會繼續擴大，直至產生無法挽回的損害。所以研究水工結構中大體積混凝土的裂縫成因，對我們國家的發展有著非常重要的實際意義。本文通過對大體積混凝土進行一些相關研究，分析了大體積混凝土裂縫的成因以及對應的控制方法，希望能對工程實踐有一些參考作用。

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段瓊（1986— ）男，漢族，河南安陽人，碩士，助理工程師，現為中建聯勘測規劃設計有限公司職工，研究方向：水力學及河流動力學王棟蕾（1984— ）女，漢族，河南獲嘉人，碩士，現為中建聯勘測規劃設計有限公司職工，研究方向：水工結構