水工結構工程裂縫成因及防治

常葉青

江蘇省水利勘測設計研究院有限公司 江蘇 揚州225127

1 水工結構項目裂縫產生的原因

1.1 溫差原因 因為溫度的變化很大，溫差裂縫是因其砼內外溫差造成的。而且，出現溫差的原因在于水泥熱化進而導致砼內外溫差明顯，水泥水化會排出很多水化熱，進而令混凝土之中的溫度不斷升高。砼溫度變化環節包括溫升、冷卻以及恒定三個部分，在溫度正負轉變過程，混凝土當中的水分會凝固，體積膨脹形成凍脹壓力，如果附作用力大于砼的防拉強度時，砼會受到損壞。而且，季節選取不當也會引發結構作業裂縫，主要原因是施工季節會影響結構建設的溫度，若溫差太大，必定會影響工程質量。

1.2 沉降原因 水工結構地基條件不均勻、不緊密、不平整，或是回填土碾壓度不符合強度標準，造成地基的不規則性沉降形成不均勻的沉降問題；或是模板下滑等變化導致大體積砼結構裂縫。特別是夏季雨后，與結構薄弱部位容易出現裂縫。如果水工結構項目的地基承載性能產生變化，沉降裂縫也將朝著建筑結構的下方延展，嚴重的還會引起整個工程沉降。通常情況下，這種裂縫的產生是因為施工環節質量不合格或設計不合理引起的。

1.3 收縮原因 收縮原因引起的裂縫是因為水泥內水分大量流失所造成的。砼的攪拌水中，大概有20%的水分屬于水泥凝固所需要的，剩余80%的水分應當蒸發。砼澆筑硬化之前，在高溫、大風影響下表面迅速失水，出現塑性收縮，引起中間寬、兩側窄的塑性裂紋；澆筑之后，結構外表迅速失水、變化明顯，內部失水少、變化不明顯，隨著水泥硬化，結構外表拉應力加大，結構遭到變形的影響而產生干縮裂紋。

2 水工結構項目裂縫的防治方法

2.1 溫差裂縫防治

2.1.1 骨料降溫 通過搭建涼棚或者通過噴水降溫來處理，搭建涼棚能夠直接防止太陽直射，經降低骨料的吸熱，灌澆2-3h之后，再用溫度大概為16℃的井水充分噴灑粗骨料，以達到降溫目的。

2.1.2 添冰降溫 在混凝土澆筑之前添加冰塊，需要將之加工成粒徑為3厘米的小塊，并將之添加到混凝土生料之中，通過充分攪拌以后，并檢測出機口溫度，根據出機口溫度情況明確加冰量。出機口溫度保持在18℃，砼單方用冰量為60千克左右。加冰以后，還應當延伸攪拌時間，進而減小砼澆筑速度，避免溫差裂縫。

2.1.3 科學分布散熱與測溫設施 ①散熱管的分布：散熱管通常選擇Φ48×1.4毫米的鋼管，和鋼筋捆綁在一起。厚4米的承臺順豎向分布散熱管網三層，其垂直與水平距離都是1米；厚3.5 米承臺順豎向分布散熱管網兩層，其水平距離1米，兩層散熱管網之間的垂直距離為1米，頂層網隔承臺頂部及底層網隔承臺底部距離都是1.25米，進出水口引進承臺砼頂面0.3米。布管時散熱管應和承臺主筋分開，當部分管段錯開較難時，應合理移動散熱管部位。散熱管應與鋼筋加或搭建鋼筋捆綁牢靠，避免產生散熱管變形與接頭脫落而引起堵水或滲水現象。散熱管拐彎處使用垂直的緩沖部件，散熱管分布結束后，通水測試進出水管以及水泵，要保證水管順暢且不滲水。②安裝測溫設施：安裝測溫設施來測量與監控結構內部溫度，為結構后續養護提供依據，保證水工結構質量。砼內外測溫設施，在水工結構的對角線和縱橫軸線上安裝溫度應變片，通過溫度顯示器收集信息。養護物內側測溫設施，采取管式溫度計，每3米安裝一個溫度計。

2.1.4 通水降溫 在基坑上下部各安裝五個去掉頂蓋的油桶，并在油桶內裝滿水，基坑上部的油桶間使用塑料管連接，塑料管外徑是37.5毫米，依靠連通器理論，維持各油桶間水流順暢，基坑下部各油桶間連接與基坑上部相同。由基坑上部油桶引出一個進水管道，管道口經分水閥門同各分管連接。依據基坑上部與承臺間的不同對散熱管實現通水，并在油桶內放入一個2.2k W的替水除污泵，若要加大流速，就利用水泵和閥門修改流速。承臺頂每個出水管經過外徑為37.5 毫米的塑料管，把水引到基坑下部的油桶內，在油桶內放入一個2.2k W的替水除污泵，把水泵送至基坑上部的油桶內，出現循環水。水工結構的通水降溫，單個散熱管冷卻水數量以1.2-1.5 m3/h管控，進出水口的溫差不超過6℃，按照溫度檢測結果，確定通水時間，通常超過12 天，以結構內部最高溫度和外表溫度，外表溫度和環境溫差不大于20%為止。

2.2 降低作業用水量 管理用水量是防止施工中產生裂縫的重要途徑，在選材時，應避免選用含水量超過20%的材料，施工中盡量嚴格管理水量。施工結束后，澆筑時防止采取大水漫灌手段，在施工混凝土時，極易產生大水情況，這不但會損壞工程內部，還會影響結構物表面，降低用水量不但能夠防止上述問題的出現，還滿足節能低碳的需要。

2.3 注重后期養護 水工結構項目裂縫的防治需要以預防工作為重點，后續的防治是一項輔助處理方法，也十分重要。養護期間，應當從工程內外部開展，確保工程內部隔熱層性能，并加大對外表頂部的養護力度。結構裂縫出現后，應及時修補或是加固裂縫，以控制好裂縫，確保結構項目功能的充分發揮。針對一些貫通性裂紋，需要采取壓力灌漿法進行解決。當結構性裂紋寬度很大、裂縫很多時，若在采用大量措施以后依舊產生結構裂縫，就必須采取鋼筋網水泥漿液夾板墻的方法來固定墻體。唯有采用科學規范的養護方法，方可有效減少裂縫出現的幾率，而且不僅能夠確保結構的外觀，還能夠防止產生二次裂縫。

3 結束語

裂縫是水工建筑物混凝土結構中常見的現象。它的出現不僅會降低水利建筑物的抗滲性，而且會影響水利建筑物的功能。因此，有必要對混凝土裂縫進行深入細致的調查研究，區別對待，采取各種有效的預防措施，防止施工過程中裂縫的發生和發展，以保證水工混凝土的安全、穩定、耐久和耐久性。