水利水電工程中一些混凝土裂縫的成因及預防處理措施

楊耀明

【摘要】為了確保工程建設質量，預防和減少混凝土裂縫帶來的危害，本文從如何提高混凝土生產質量、施工質量、原材料質控等方面進行了簡要論述，為其他類似工程提供一些借鑒經驗，特別是在大體積混凝土施工中如何有效預防裂縫，確保工程質量方面和保障措施方面闡述了自己的看法，謹供同行參考。

【關鍵詞】混凝土；裂縫；分析；預防處理；措施

引言：

混凝土裂縫多年以來一直是困擾工程界的一道難題，特別是在水利水電工程建設中，多數都是大體積澆筑，如果技術工作做的不充分，管理不嚴格，出現裂縫的幾率很高。筆者曾經參加過國內很多大型水利水電工程的建設，遍布黃河、長江、金沙江、雅礱江以及一些中小流域，一直從事工程技術管理工作，現在談談自己的一些經驗和體會。

1、混凝土裂縫的原因分析

實踐證明，混凝土產生裂縫是工程界的一道難題，特別是體積比較大的倉號，一段時間后或多或少會出現一些裂縫，而且成因很多，查找原因比較困難。因為混凝土是多種材料組成的混合體，在受到環境、溫度、壓力、拉力等外因的作用下，都有出現裂縫的可能性，關鍵是怎樣最大限度減少和預防產生裂縫。

1.1裂縫分類：根據國家規范，我們把一些出現較多的裂縫進行了分類，共有三類：Ⅰ類裂縫：縫寬<0.1mm，縫深≤30cm，縫面長度≤1.5m，外觀為細微規則性裂縫，認定對結構應力，耐久性和結構安全無影響。其次是Ⅱ類裂縫，即縫寬0.1mm≤δ<0.3mm，縫深30cm

根據我們統計，一些大壩上出現的裂縫以Ⅱ類裂縫居多，偶有Ⅲ類裂縫。排除其他原因，并綜合分析后得出結論，原因是混凝土的生產環節和澆筑以及養護環節沒有控制好，所以質控工作的重點集中放置于這些方面。

1.2裂縫性質：可以分為兩種，即有害裂縫和無害裂縫。如果是有害裂縫，就要對其形成原因進行判斷和分析，并且要制定措施加以控制，并必須進行補救處理，從而降低裂縫的危害。

2、預防處理措施

影響混凝土施工質量主要有幾個環節，即混凝土原材料、生產、澆筑、配合比、溫控、養護等等，下面我們結合實際進一步分析闡述。

2.1從源頭控制，選擇好的砂、石、骨料。如果粗細集料含泥量過大，或者骨料粒徑細、針片含量大，就會造成混凝土收縮增大，且集料顆粒級配不良或采取不恰當的間斷級配，也很容易造成混凝土收縮的增大，誘導裂縫的產生，所以必須嚴格進行把關。

其次，對水泥、粉煤灰、外加劑選擇符合設計文件的正規生產廠家，進場嚴格進行檢驗，形成完整的追溯檔案，性能指標不合格以及過期的嚴禁使用。

2.2出機溫度控制。由于水利水電工程主壩等主要建筑物混凝士的體積較大，平均都在幾百甚至幾千立方以上，施工持續時間比較長，所以在制定施工方案時就要充分考慮到每個環節，從一開始混凝土生產時就控制出機溫度，給后續運輸、澆筑留有余地。根據經驗，我們采取夏季至少要比澆筑溫度低5℃左右，而冬季要比澆筑溫度高5℃左右這樣來控制，實踐證明效果很好。

2.3運輸過程中溫度控制。對運輸混凝土的車輛采用橡塑海綿保溫，車廂頂部安裝滑動式保溫棚布；同時加強統一調度，盡量縮短混凝土運輸時間，運輸途中做到不隨意停車，施工現場及時卸車，保證混凝土入倉前具有規范要求的溫度。

2.4澆筑過程溫度控制。如果在混凝土澆筑過程中入倉溫度控制不嚴，那么一切都無從談起，所以在高溫季節我們采用遮陽棚和噴霧的方法降低環境溫度，并且采用低溫入模、低溫養護，及時進行覆蓋或者通水冷卻，避免水化熱高峰的集中出現，降低峰值。

在冬季澆筑時則根據氣溫情況對混凝土澆筑倉面覆蓋保溫被，或者搭設簡易保溫篷，而且每澆筑一層就用保溫被及時覆蓋，并在四周對模板進行整體采用外嵌聚氯乙烯泡沫板的保溫措施。混凝土在澆筑過程中，我們通常采用一邊覆蓋保溫被一邊澆筑的方法進行保溫。

2.5加強澆筑完成后的養護。大量的水化熱聚積在混凝土內部不易散發，7天左右達到峰值，而表面散熱較快，形成內外的較大溫差，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而產生裂縫。所以混凝土的早期養護工作非常重要，使混凝土在早期盡可能少產生收縮。濕潤養護對于大體積混凝土很有好處，所以夏季一般采用蓄水養護和流水養護的方法，或者表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護，養護時間為14—28天。對于很多水利水電工程，都采用冷卻水循環降低內部溫度，施工單位要嚴格按設計方案執行，控制好內部溫度。

冬季則外貼保溫被進行保溫，可以取得了較好的效果，如果北方地區氣溫過低，則禁止施工。

2.6嚴格施工工藝，澆搗時，振搗捧要快插慢拔，根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間，避免過振或漏振，應提倡采用二次振搗、二次抹面技術，以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡。這里需要強調的是，必須有質檢人員現場管控。

2.7應當合理安排混凝土施工時間，避免在冬季、雨中或大風中澆灌混凝土，如果不可避免時，冬季必須升高混凝土的溫度以及后期保溫，雨天須用彩條布及時遮蓋。同時在夏季高溫是盡可能安排在夜班建筑，避免陽光暴曬。

2.8對于地下結構混凝土，盡早回填土，對減少裂縫有利。

3、優化混凝土配合比：

3.1水利水電工程普遍使用42.5中熱普通硅酸鹽水泥。我們知道水泥等級越高、細度越細、早強越高對混凝土開裂影響很大，同時設計強度等級越高，混凝土脆性越大，也越容易開裂，所以盡量避免采用早強高的水泥。

3.2 在常見的混凝土裂縫中，大部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決這類裂縫，可在混凝土中摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮，實踐證明，效果是很好的。

3.3多年以來，我們的設計人員都積極采用摻合料和混凝土外加劑，明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用，對于預防裂縫起到了至關重要的作用。

3.4配合比設計人員必須經常深入施工現場，依據施工現場的實際情況，例如澆搗工藝、操作水平、構件截面等等，合理選擇好混凝土的設計坍落度。多年以來我們在水利水電大壩常態混凝土的設計坍落度一般控制在在30～50（mm）范圍內，實踐證明在這個范圍內坍落度變化對混凝土裂縫影響極小。

與此同時針對現場的砂、石原材料質量情況及時調整施工配合比。

3.5對軟土地基進行必要的夯壓和加固處理；夯打密實后經過檢驗合格再澆筑混凝土。同時模板應支撐牢固，保證其強度和剛度，并應按規定時間拆模。這里施工時必須落實質檢人員全程跟蹤。

4、裂縫處理

目前針對混凝土裂縫常見的處理方法主要有置換、結構補強、表面修補，水泥、化學灌漿，布置鋼筋網片等等。

對于小于0.3毫米淺層裂縫的經常采用開槽修補的辦法，對于深層裂縫，可以采取灌漿的方法，水利水電工程經常采用灌水泥漿或者化學環氧樹脂材料灌漿的方法，而且效果良好，通過鉆孔取芯檢測，可以達到設計強度要求。需要注意的是，施工過程中對壓力、注入量等要嚴格按設計文件執行，防止發生二次破壞。

近年來，還有一種新的方法—仿生自愈合法，通過模仿生物組織在裂縫內自動分泌某種物質，使裂縫達到愈合，但是這種混凝土成本較高，在大混凝土施工中較少采用。

另外，對于強約束區，基礎不均勻沉降或地基變形，結構中產生附加應力超出混凝土的抗拉能力導致開裂，首先必須要治本，即采用回填混凝土墊層和固結灌漿的方法 加固地基，其次也可以增加鋼筋來增加混凝土的抗拉強度。

5、結語

通過以上的分析，為其他類似工程在混凝土裂縫預防方面提供了點滴借鑒經驗，但是由于混凝土裂縫的成因目前在世界上仍然是一個難題，關鍵還需要我們每一個技術工作者不斷總結，不斷摸索，從技術措施、管理措施方面下功夫，最大限度的減少和避免出現此類問題，降低裂縫的危害，提高質量管理水平，建優質工程，為國家小康社會和現代化建設做出貢獻。

參考文獻：

[1]《建造師繼續教育培訓教材》，中國海洋大學出版社；

[2]《建筑工程混凝土施工規范》，中國建筑工業出版社。