水利工程中影響混凝土質量的原因及對策

王　冠

(遼西北供水有限責任公司，沈陽 110003)

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水利工程中影響混凝土質量的原因及對策

王冠

(遼西北供水有限責任公司，沈陽 110003)

摘要：在水利工程施工中鋼筋混凝土裂縫一直影響著工程質量。而產生混凝土裂縫的機理復雜、種類較多，因此準確判定裂縫的種類和產生原因尤為重要。為了減少工程中鋼筋混凝土裂縫的發生,保證工程質量,必須對裂縫的產生機理及原因進行詳細分析,并采取相應的措施防止裂縫發生。

關鍵詞：鋼筋混凝土；裂縫；水利工程；防治措施

1水利工程施工中鋼筋混凝土裂縫種類及機理

1.1沉陷裂縫

產生沉陷裂縫的主要原因是混凝土下素土不均勻或過于松軟,以及回填土浸水或是填充不實所導致的不均勻性地面沉降，其中大多數為貫穿性裂縫,產生于沉陷處[1]。建筑物產生不均勻沉降的原因包括回填土壓實度不夠或未進行夯實處理,下臥層承載力顯著低于持力層,以及使用過程中地基長期處于水的浸泡中等。以上原因均可以引起建筑物的不均勻沉降,從而導致混凝土開裂，產生沉陷裂縫。另外,在混凝土的硬化過程中，由于模板剛度不夠以及固定不牢等原因也是產生沉陷裂縫的重要原因之一。在北方冬季進行混凝土施工，當春季開化后凍土解凍，也同樣會導致不均勻性沉降，造成混凝土裂縫。

1.2收縮裂縫

1.2.1干縮裂縫

在混凝土施工中，由于多用普通硅酸鹽水泥，水化作用理論所需最小水灰比為0.28左右。而實際施工中，為保證混凝土的和易性,往往會加入比水泥水化作用所需的水分稍多的水。以國內某重點工程的耐久性混凝土設計為例，水灰比實際控制在0.36～0.4左右。這部分為了保證和易性而多添加的水分在混凝土中的存在形式為游離態，并且隨著混凝土硬化過程逐步蒸發,從而在混凝土內部形成大量毛細孔和孔隙，混凝土在攪拌施工時加入的水分一部分也會通過毛細管溢出，造成混凝土的收縮，即干燥收縮。此外,混凝土硬化過程中碳化作用也會引起體積收縮。碳化收縮與干燥收縮產生的先后順序也同樣可以影響混凝土最終的收縮量大小。另外，混凝土在硬化時，由于水泥中3CaO.SiO2、CaO.Al2O3等不斷與其內的間隙水水發生水化反應使體積收縮。

根據有關試驗測定,混凝土最終收縮量約為4×10-4～6×10-4。個別粉煤灰摻量較大的混凝土配比中，最終收縮量可達10×10-4以上。可見,收縮是混凝土固有的物理特性。和混凝土收縮量呈正相關的因素包括水灰比、水泥強度、環境溫度、表面失水量等；和混凝土收縮量呈負相關的因素包括骨料量等。

1.2.2塑性收縮裂縫

一般來說，塑性收縮裂縫僅發生在混凝土的表面，且深度一般不會超過鋼筋保護層的厚度，故塑性收縮裂縫屬于非結構性裂縫，對結構安全性無影響。但由于環境中的水和空氣等腐蝕介質能夠通過裂縫直接到達鋼筋表面，導致鋼筋銹蝕，因此會影響鋼筋混凝土的耐久性。

1.3溫度裂縫

溫度裂縫是由于混凝土內外溫度差過大而形成的。在混凝土澆筑過程中以及澆筑結束后的最初幾天內，水泥水化反應將放出大量的熱，一般在502KJ/g左右。根據國內某重點工程的混凝土絕熱溫升實驗結果，在3d齡期內水化反應釋放大量熱能，在3d之后顯著放緩，7 d之后熱量釋放已經很小了，幾乎可忽略不計。由于混凝土內外散熱速度的不均衡，內部慢而表面快，會導致混凝土形成內外溫差,此時混凝土表面將產生溫度應力。如果溫度應力超過混凝土抗拉強度后，混凝土會開裂。這種裂縫多為貫穿性裂縫，嚴重影響混凝土質量；出現時間一般為混凝土施工結束后的較短時間內。同時季節性溫差也會使混凝土產生溫度裂縫，

混凝土在養護期間也會隨著溫度的變化產生熱脹冷縮變性，其膨脹系數為0.6×10-5～1.3×10-5。在大型混凝土構件硬化初期，由于水泥中含有3CaO.SiO2、CaO.Al2O3及游離的堿性氧化物CaO、MgO等遇到水發生水化反應放出熱量，隨著溫度的升高會加速水泥基料各相礦物成分的水化進程，因而會增大其早期的化學收縮，水化熱使內部聚集較多熱量如得不到及時散發出來，就會造成構件內外溫差較大，從而導致內外膨脹變性不同步，當變形應力大于混凝土初期硬化強度時就產生裂縫。另外在新老混凝土交接處由于新澆筑的混凝土水化熱原因與已冷卻的老混凝土構件出現溫度差也常常出現裂縫。

1.4施工管理及工藝引起的裂縫

在工程施工過程中，由于現場條件及工藝路線不科學，易造成各種形式的裂縫。施工中混凝土攪拌不均，振搗不充分，產生蜂窩、麻面或空洞，發生其它荷載裂縫；配筋不合理及捆綁不牢振搗時發生位置變化，降低結構抗彎承載能力，而產生裂縫；凝固初期養護不到位或者未養護，導致失水過快出現不規則的收縮裂縫；水灰比不合理導致混凝土收縮量增加，表面出現不規則的龜裂；過分追求使用外加劑提高混凝土早期強度，致使水泥水化熱集中在早期的短時間內釋放，產生溫度裂縫。

2防治裂縫措施

在水利工程施工過程中,混凝土裂縫的存在會導致內部鋼筋材料的腐蝕，縮短鋼筋混凝土結構的使用壽命，降低其耐久性和承載力，同時也威脅施工安全。因此，發現混凝土產生裂縫的原因，同時根據不同原因對混凝土的施工進行針對性的控制，減少混凝土裂縫的產生，對于提高水利施工工程的安全性和使用壽命具有十分重要的意義。針對不同裂縫的產生原因以及機理，可采取如下措施進行裂縫防治：

2.1沉陷裂縫的防治措施

混凝土基礎處理要達標，施工前地基夯實，對部分夯實后承載力仍達不到要求的地基進行換填處理，確保穩定性。

2.2收縮裂縫的防治措施

2.2.1干縮裂縫的防治措施

主要有：①采用合理配合比，盡可能采用低收縮混凝土，根據施工情況選擇合適的減水劑等外加劑；②混凝土澆筑后及時進行養護，降低混凝土干燥速率；③提前預留伸縮縫，結構縫等措施，改善混凝土構件的受力狀態。

2.2.2塑性裂縫的防治措施

主要有：①避免混凝土過振導致浮漿層過厚；②在保證混凝土流動性的前提下盡量降低混凝土坍落度；③澆筑后立即采取覆蓋塑料布等措施防止混凝土表面失水過快。

2.3溫差裂縫的防治措施

主要有：①采用低水化熱、非早強的水泥材料，避免產生早強現象，在不影響強度的前提下降低水泥用量，適當提高粉煤灰用量；②嚴格控制混凝土入倉溫度，并在澆筑后及時養護；③選擇合適的緩凝劑，使得水化熱以一個較為平緩的速率釋放。

3結論

鋼筋混凝土無論是沉陷裂縫、收縮裂縫及溫差裂縫，其產生原因主要是由于鋼筋混凝土具有熱脹冷縮的性質，在混凝土各部位受到溫度不一或因其局部失水過多造成局部收縮，從而導致應力產生，當應力大于鋼筋混凝土自身強度時發生裂縫。通過采用低水化熱的礦渣水泥、合適的外加劑、摻合料，并通過加強施工過管理等可有效降低鋼筋混凝土裂縫的發生。通過加強現場施工管理和采用科學工藝路線可進一步降低混凝土裂縫的發生率，滿足工程質量要求。

參考文獻：

[1]宋謙.水利施工中混凝土裂縫的產生原因與修補方法[J].河南科技2012(09)：89.

中圖分類號：TV544

文獻標識碼：B

[作者簡介]王冠(1988-)，男，遼寧沈陽人，助理工程師。

[收稿日期]2016-01-12

文章編號：1007-7596(2016)03-0159-02