淺談水利工程混凝土裂縫產生的原因及預防措施

李加光

淺談水利工程混凝土裂縫產生的原因及預防措施

李加光

水利工程施工中，混凝土是主要建筑材料，而裂縫問題又是混凝土普遍存在且難于解決的工程實際問題。混凝土開裂會使混凝土內部的鋼筋材料產生腐蝕，降低鋼筋混凝土結構的承載力、耐久性和使用壽命，甚至會威脅人們的生命和財產安全。因此，在水利工程施工中，應對混凝土的裂縫產生原因進行仔細分析，并在施工中采取有針對性的措施來預防裂縫的出現和發展，保證建筑物的使用安全。

一、表面干縮裂縫及預防措施

1.表面干縮裂縫產生原因

干縮裂縫多出現在混凝土養護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的7天左右。水泥漿中水分的蒸發會產生干縮，但這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分的蒸發程度不同而導致的結果，混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小，變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越容易產生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫，寬度多為0.05～0.2mm，大體積混凝土中平面部位多見。干縮裂縫通常會影響混凝土的抗滲性，引起鋼筋的銹蝕，影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會產生水力劈裂，影響混凝土的承載力等。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、骨料的性質和外加劑的用量等有關。

2.主要預防措施

（1）選用干縮較小的水泥，如用中低熱水泥和粉煤灰水泥，在保證混凝土強度等級的前提下，降低水泥的用量。

（2）混凝土的干縮受水灰比的影響較大，水灰比越大干縮越大，因此在混凝土配合比設計中應盡量控制好水灰比大小，同時摻加合適的減水劑。

（3）嚴格控制混凝土攪拌時間和施工中的配合比，混凝土的用水量絕對不能大于配合比設計所給定的用水量，用水量誤差控制在規范允許的范圍之內。

（4）混凝土平面收光要恰到好處，最后一道收光要用力反復揉搓。混凝土表面既達到最密實的程度，又能收好光。

（5）加強混凝土的早期養護，并適當延長混凝土的養護時間，保持混凝土表面經常濕潤，既保濕又保溫。

（6）在混凝土結構中設置合適的收縮縫。

二、塑性收縮裂縫及預防措施

1.塑性收縮產生原因

塑性收縮是指混凝土在終凝之前表面因失水較快而產生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現，裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一、互不連貫狀態。較短的裂縫一般長20～30cm，較長的裂縫可達1～2m，寬1～5mm。其產生的主要原因為混凝土在凝結前幾乎沒有強度或強度很小，或者混凝土剛剛終凝而強度很小時，受高溫或較大風力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體急劇收縮，而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮，因此產生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土凝結時間、水泥的安定性、環境溫度、風速、相對濕度等。

2.主要預防措施

（1）選用干縮值較小，且早期強度較高的普通硅酸鹽水泥。（2）嚴格控制水灰比和水泥用量，選擇級配良好的石子，減少空隙率和砂率。（3）澆筑混凝土之前，將基層和木模板澆水濕潤。（4）振搗要密實，表面壓實。（5）及時用塑料薄膜或潮濕的草簾子養護，保濕保溫或噴灑養護劑。（6）避免高溫或大風天氣下澆筑，防止暴曬風干。

三、溫度裂縫及預防措施

1.溫度裂縫產生原因

溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大的中間位置。混凝土在澆筑后，在硬化過程中，產生大量的水化熱，由于混凝土體積較大，大量的水化熱積聚在混凝土內部而不易散發，導致內部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，產生較大溫差，較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產生裂縫，這種裂縫多發生在混凝土施工的后期。在混凝土的施工中當溫差變化較大或混凝土受到寒潮的襲擊時會造成混凝土表面收縮，表面收縮的混凝土受內部混凝土的約束，將產生很大的拉應力而產生裂縫。溫度裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內產生。

溫度裂縫的走向通常無一定的規律。大面積結構裂縫常縱橫交錯；梁板類長度尺寸較大的結構物裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向或平行或接近平行，裂縫沿長邊分段出現，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫通常中間粗兩端細，而冷卻裂縫的粗細變化不太明顯。此種裂縫的出現會引起鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞、抗滲能力等。

2.主要預防措施

（1）盡量選用低熱或中熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。（2）減少水泥用量，在混凝土中摻加適量粉煤灰或減水劑。（3）降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。（4）改善骨料的級配，采用多級連續配料，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量以降低水化熱。（5）改善混凝土的澆筑溫度，寒冷天氣要盡快入倉，盡量提高入倉的溫度，入倉溫度保證在45°以上；熱季要降低入倉溫度，砂石骨料要堆高遮陽，取用地下水為拌合用水，混凝土盡快入倉，入倉溫度控制30°以下。（6）在混凝土中摻加減水緩凝劑，改善混凝土拌合物的流動性和保水性，降低水化熱，推遲延緩熱峰的出現時間。（7）大體積混凝土的溫度應力與結構尺寸相關，混凝土結構尺寸越大，溫度應力越大，因此要合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減少約束。（8）在大體積混凝土內部設置冷卻管道，通冷水或者冷氣冷卻，減少混凝土內外的溫差。（9）加強混凝土溫度的監控，及時采取冷卻保護措施。（10）預留溫度收縮縫。（11）減少約束，澆筑混凝土前應在基巖和老混凝土上鋪設5mm左右的砂墊層或用瀝青等材料涂刷。（12）加強混凝土養護，混凝土澆筑后及時用濕潤的草簾、麻布等覆蓋，并注意灑水養護，適當延長養護時間，保護混凝土表面緩慢冷卻，在寒冷季節混凝土表面應設置保溫措施，以防寒潮襲擊。（13）混凝土中配置表層毛細鋼筋或者摻入纖維材料，將混凝土的溫度裂縫控制在一定的范圍之內。

四、沉陷裂縫及預防措施

沉陷裂縫的產生原因是由于結構地基土質不均、松軟或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致，或者因為模板剛度不足、模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產生不均勻沉降致使混凝土結構產生裂縫，其走向與沉陷情況有關，一般與地面垂直或呈30°～45°方向發展，較大的沉陷裂縫往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉陷量成正比關系，裂縫寬度受溫度變化的影響較小，地基變形穩定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩定。主要預防措施：（1）對松軟土填土地基在上部結構施工前應進行必要的夯實和加固。（2）保證模板有足夠的強度和剛度，且支撐牢固，并使地基受力均勻。（3）防止混凝土澆筑過程中地基被水浸泡。（4）模板拆除時間不能太早且要注意拆換的先后順序。（5）在凍土上搭設模板時要注意采取一定的預防措施。

五、結語

水利工程混凝土產生裂縫的原因是多方面的，只有從配合比設計、施工質量控制、混凝土溫度控制、混凝土養護、施工管理等方面采取系統措施，才能避免混凝土裂縫的產生■

（作者單位：安徽省宿州市水利水電建筑安裝公司 234000）