淺析水工混凝土產生裂縫的原因與防裂技術

劉小林

【摘要】所謂的水工混凝土，指的是建筑物或者建筑物的一部分長期受到水的作用，且能長期正常使用的混凝土。水工混凝土常用在水下構筑物，可將其分為一般混凝土和大體積混凝土，因其長期與水接觸，所以其需有較高的抗滲性和耐蝕性。為防止水工混凝土產生裂縫，要求其具有較高的低收縮性和抵熱性。水工混泥土在水利工程中最為常見。本文結合武漢港西二期泵站及雨污水管道工程荊州街～吉林街箱涵混凝土工程對水工混凝土進行分析。

【關鍵詞】水工混凝土；裂縫現象；箱涵混凝土；收縮裂縫

1、前言

目前，隨著我國經濟社會的不斷進步，國家水利水電工程的建設也日新月異，水工混凝土作為水利水電工程建設中最關鍵的一點，其質量的好壞直接決定著水利水電工程質量的好壞，在工程建設中采取合理的、科學的施工技術，不但可以提高工程的使用性、安全性、穩定性，而且還可以節約施工成本。施工技術中最為關鍵的一點就是嚴格控制好水工混凝土的裂縫，無論是從選材方面，還是從實際施工方面，都必須符合相關的規定要求。本工程中的雨水箱涵由于處于深基坑內，且所處地區的地下水位較高，雨水箱涵的絕大部分都與雨水相接觸，如何控制好雨水箱涵水工混凝土的裂縫，是本次研究的重點。

2、水工混凝土裂縫形成的原因及類型

水工混凝土的裂縫問題一直是施工過程中的質量通病，研究裂縫的類型及形成原因對實際施工具有重要的意義。裂縫的類型有如下幾種，即沉降裂縫、超載裂縫、溫度裂縫、收縮裂縫。下面一一簡述。

沉降裂縫指的是因地基沉降不均勻而產生的一種混凝土裂縫，這種裂縫一般與地面垂直，裂縫的寬度根據上面的荷載而定，其危害較大，且在施工時難以解決，在設計時必須根據規范要求結合實際情況準確的計算出混凝土的級別、鋼筋的等級及配筋等等。超載裂縫指的是由于上部荷載超過了設計規定的要求、或結構上部受到了偶然荷載，造成混凝土受力不均勻而出現裂縫現象，因此超載裂縫一般出現在受力較大處，裂縫一般沿著主筋的垂直方向延伸。溫度裂縫指的是因混凝土表面與混凝土內部的溫差過大而產生的裂縫，溫度裂縫的延伸方向一般比較復雜，其裂縫的寬度根據氣溫的變化而變化，氣溫越冷則寬度越大，溫度裂縫帶來的危害較大，一旦出現溫度裂縫，里面的鋼筋將會銹蝕，混凝土的抗滲能力嚴重下降，混凝土的強度嚴重不達標，溫度裂縫在大體積混凝土中較為常見。收縮裂縫指的是在施工過程中由于水泥的水化熱變化而引起的混凝土收縮出現的裂縫，收縮裂縫是在混凝土的內部，其寬度還不到0.1公分，一般肉眼難以發現，在設計上明確規定了其裂縫的寬度。收縮裂縫的延伸方向交錯復雜，以與主筋的平行方向較為最多，在混凝土中一旦出現諸多的收縮裂縫將會對結構有嚴重的影響。

水工混凝土在澆筑結束后的硬化過程中，水泥會發出大量的水化熱，這些大量的水化熱集中在混凝土的內部且不易散發出去，導致內部溫度過高，而此時的表面溫度較低，混凝土內部與表面形成較大的溫度差，導致混凝土內部收縮、膨脹而產生變形裂縫，這是裂縫產生的主要原因，產生裂縫的原因還有由于外荷載控制不當、混凝土養護不到位、箱涵各板之間的接縫不嚴密、澆筑混凝土時振搗不均勻、混凝土中的材料性能不合格、地基沉降不均勻、模板質量不過關施工時變形而引起的諸多裂縫等等。作為混凝土的重要組成部分，砂的選擇對混凝土的性能有著重要影響，泥粉含量的多少直接影響混凝土的和易性，對混凝土的收縮、徐變均有著重要影響。

3、水工混凝土裂縫的控制現狀

近年來，國內的水工混凝土裂縫的控制技術已得到不斷的提高。這里以武漢港西二期泵站及雨污水管道工程荊州街～吉林街箱涵混凝土工程為例。目前的箱涵全采用混凝土現澆技術，由于箱涵的體積較大，在澆筑時無法一次性完成，工程上大多數利用分塊澆筑，即先澆筑箱涵的地板，之后再分別澆筑箱涵的壁板及頂板，可以有效的控制混凝土溫度、提高施工質量和效率，以便達到減少裂縫的產生。箱涵各板之間的接縫采用灌漿技術，所用的材料大多數采用水溶性膠凝材料。在箱涵各板之間的施工縫中進行灌漿，可以將箱涵連接成一個整體，既保證了箱涵的整體性能，又提高了箱涵的抗滲性和安全性，還減少了箱涵在實際使用后中的維修次數和費用，在此次的荊州街道箱涵中就采用了這種技術。

在水工大體積混凝土的施工技術中，抗裂性是主要特征之一，它能有效的控制混凝土的變形和裂縫的產生。從目前對水工混凝土裂縫控制的現狀來看，國內的水工混凝土工程出現裂縫的現象還比較嚴重，只有極少的水工混凝土未出現裂縫現象，這說明水工混凝土裂縫的控制是當下工程中首要解決的問題之一。在實際施工過程中，即使完全按照對于溫差的要求施工，也難以避免混凝土表面產生裂縫，另一方面，一些工程反而更加注重混凝土的質量問題，在對于混凝土內表溫差控制的時候并沒有到位，最后混凝土裂縫的產生也是極少的，這就說明，對混凝土本身質量的控制也是實際施工中有效控制混凝土裂縫的關鍵點。

4、水工混凝土裂縫防裂技術的研究

上面分析了水工混凝土裂縫的分類及產生原因，可見對裂縫產生的影響因素眾多，下面從兩個方面研究水工混凝土裂縫防控技術。

4.1 從原材質量方面

在原材質量方面對于水泥的要求必須符合規范相關規定，禁止混合使用不同級別的水泥，且不得使用過期的水泥，水工混凝土盡量使用低水化熱和抗滲性能較強的水泥，如普通硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥，其強度等級不能小于42.5級，且能有效的減少混凝土內表溫差，從而有效的控制裂縫的產生。水膠比不得大于0.5，混凝土中的含堿量不得超過3kg/m3且最大氯離子含量為0.15左右。對于粗細骨料的選擇，應優先選用中砂，如砂較小，會增加混凝土的收縮性，如砂較大，攪拌過程中易產生離析現象，影響混凝土的密實度。對于砂石的選擇，盡可能選擇骨料粒徑較大的砂石，從而達到節約水泥，增加混凝土的密實度。在外加劑選擇方面，選擇減水性的外加劑，以便提高混凝土的和易性和強度。為預防薄壁混凝土的收縮變形，我們可以在水泥選用方面選用42.5級的普通硅酸鹽水泥，粉煤灰的選用應符合GB/T176-1996規定要求，水用自來水，細骨料采用模數為2.8的二級中砂，粗骨料采用15mm左右的連續級碎石，外加劑用氨磺酸減水劑。

4.2 從施工技術方面

在施工過程中的裂縫防控方面首先從混凝土拌合考慮，施工拌合混凝土時，必須嚴格按照實驗室的配料單對混凝土中的材料進行計量稱重，對于拌合的時間也要按照規定來。其次在施工過程中，對于箱涵的鋼筋混凝土保護層厚度也要控制好，箱涵頂板上層保護層為30mm，頂板下層20mm，箱涵側板保護層為30mm，箱涵底板保護層為40mm。在混凝土澆筑時降低混凝土的澆筑入模溫度，常見的有兩種做法，即用冷水拌合和將骨料冷卻。在澆筑的時候盡可能的避免在高溫下澆筑，避免水分蒸發，控制和易性。

在混凝土振搗時不能出現漏振或者過振現象，如果過振，（）混凝土中的粗骨料將會被振搗到結構下面，混凝土表面浮漿過多，表面強度下降。如果漏振，混凝土內部振搗不到位、不密實，漏振的地方容易產生裂縫現象。混凝土澆筑結束后，需將混凝土表面找平抹壓，必須將表面的氣泡抹沒，在混凝土終凝之前，還需要對混凝土進行二次抹壓，增加其密實度，減少因為混凝土收縮而產生的裂縫?；炷恋酿B護時間不得小于半個月，夏季需用濕潤的薄膜覆蓋并要加長養護時間。為保證箱涵薄壁不產生裂縫，在施工中要合理安排施工工期，按照設計要求設置伸縮縫，當壁板較長時，必須在合適的位置設置施工縫或是后澆帶，使各板之間有自由度，從而減少收縮縫。

5、結語

上面結合箱涵工程混凝土工程，對水工混凝土的裂縫的產生原因和分類、水工混凝土的裂縫的防控現狀、水工混凝土的裂縫的防控措施進行了分析。根據分析，可以看出水工混凝土產生裂縫的影響因素眾多，如何控制好裂縫的產生是施工中首當其沖的問題?？v觀歷史經驗，我們在水工混凝土裂縫控制的這方面還遠遠不夠，在今后的實際施工中，我們需嚴格控制好水工混凝土裂縫的產生，從而有效的提高工程整體質量，使我國在建筑領域上取得更大進展。

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