水利工程大體積砼澆筑裂縫成因及防裂

龐國棟 河北省水利工程局第一工程處

大量砼工程實踐表明，在砼工程施工過程發生裂縫問題是十分常見的，如果裂縫在一定規格內，則可以接受。為此，要求相關企業采取切實可行的措施，將砼裂縫的危害控制在合理的范圍內，以充分保障水利工程建設的安全性。

一、水利工程砼裂縫類型及成因

（一）施工早期

1.收縮裂縫

一般由砼體收縮導致，可以分成干燥收縮裂縫、塑性收縮裂縫和沉降收縮裂縫等三種形式。而造成砼體收縮的原因一般可以分成如下形式：

第一，游離水蒸發收縮，其原因在于砼澆筑施工過程中的砼澆搗技術限制，由于實際施工過程中砼加水量遠遠超出了水泥水化作用所需的水量。通常情況下，游離水量可以達到水化作用所需數量的4-5倍左右。在結束砼澆筑作業后，砼體中多余的游離水分會大量蒸發，并在其內部形成毛細孔，進而導致砼體收縮，也即游離水蒸發收縮。

第二，因水泥水化左右導致收縮，也即砼自收縮。基于收縮程度的視角，在發生砼自收縮時，其收縮量一般為游離水收縮量的10%到20%。

2.溫度裂縫

第一，內約束裂縫。由于砼體內部和外部環境的溫差過大，導致相應的內力超出了砼所能承受的最大值，便會引發內約束裂縫問題，但是此過程中產生的裂縫深度一般只有3mm上下，不會對砼體內部結構造成影響。

第二，外約束裂縫。由于水化作用，導致砼澆筑后生成大量的熱。然而砼的導熱系數相對較低，導致砼內部溫度遠遠高于表層溫度。隨著砼體積的增加，此類差異便越發明顯。在砼澆筑時間達到3天左右后，其內部溫度可以上升到80℃，由于內外溫差較大，導致砼表明形成一定的拉應力，一旦這一力度超出了砼的抗拉強度，便會產生相應的溫度裂縫。此類裂縫常出現于施工完成后60-100天左右，其深度一般較深，甚至可能出現貫穿結構，對砼結構的整體性影響較大。

3.沉陷裂縫

如果在未經處理的回填土或松軟地基上進行施工，則在結束砼澆筑操作后，由于被水浸泡導致地基無法在建筑物的重力作用下形成均勻質地的沉降，進而引發同裂縫。同時，如果未能將模板剛度控制在合理范圍內導致支撐間距過大或底部不牢靠，也可能會引發沉降裂縫，此類裂縫的深度通常較大，同時也可能出現貫穿結構。且裂縫的沉陷方向一般保持一致，其寬度和沉降值呈現出正比變化的趨勢，一旦裂縫較大，則會造成相應程度的錯位[1]。

（二）施工后期

第一，如果構建承受了超出其能力極限的負載量，則可能導致裂縫出現。在經受超出設計要求的載荷時，構件內會產生內力彎矩，這一形變一旦惡劣，便會出現構件縱軸相垂直裂縫。而如果承受的剪力過大，則有可能出現斜裂縫，同時沿縱向不斷發展；第二，建筑基礎結構的沉陷質地不均勻，則可能導致裂縫，隨著沉陷程度的增加，裂縫日益增大；第三，鋼筋混凝土的生存環境一般十分惡劣，但是砼保護層的厚度存在一定的界限，長時間承受水體侵蝕后，如果砼孔隙過多，便會導致水體中的氯離子和氧與鋼筋發生化學反應，使得金屬體積增加，對砼結構造成一定的擠壓效果，引發砼裂縫[2]。

二、砼裂縫防范措施

（一）優化設計

在砼規范中就砼裂縫防范問題做出了明確規定，提出對于不同環境中的砼結構而言，其所允許裂縫的寬度也存在一定差異，但是要求相關企業在施工實踐中采取高效可行的措施進行裂縫預防，以免工程結構中出現嚴重裂縫，讓工程質量得到切實保障。基于設計的角度，從源頭提升裂縫防范力度，要求采取科學合理的設置方案以減少裂縫形成的概率，妥善處理好砼硬化過程中因溫度、濕度變化所導致的各類問題，同時盡量減少混凝土收縮過程中所產生的應力，在適宜的位置進行施工縫和脹縮縫設置。此外，借助鋼筋的形式可以在一定程度上抑制砼變性問題，而其抑制能力則會受到鋼筋及混凝土之間粘結力不同程度的限制。為了讓鋼筋的抑制能力得以充分展現，要求選用間距較小且直徑小的鋼筋，盡量避免使用光圓鋼筋。

（二）減小水灰比

水灰比和砼硬化收縮率呈現出正比變化趨勢，要求以施工要求為前提，不斷調整水灰比，將水灰比調整到盡可能小。

（三）控制水泥用量

隨著水泥含量的增加，砼干縮率也會不斷提升，其原因在于砼干縮的最主要來源為水泥漿干縮，為此，需要盡量減少用水量和水泥用量。

（四）科學養護

要求以嚴格的養護規范為依托進行砼養護，做好各項保養措施，以確保砼強度達標。

三、結束語

對于砼結構而言，裂縫問題十分常見，可能會因此導致建筑物抗滲能力下降，對建筑物的正常使用造成嚴重限制，使得鋼筋出現銹蝕，對材料的耐久性造成影響。為此，要求相關企業提高對于砼裂縫問題的關注，采取科學可行的處理手段，借助合理的預防措施，降低裂縫出現的風險，以切實提升建筑物和構件的安全性。