水工結構大體積混凝土裂縫成因及控制處理

劉翠芳 淮安市水利勘測設計研究院有限公司

水工大體積混凝土的原材料主要包括水泥、粉煤灰、外加劑等，這些材料的性質(zhì)對施工質(zhì)量有很大的影響；同時，在使用過程中，由于混凝土自身的收縮變形和干燥度的變化，會導致其內(nèi)部應發(fā)生變化，從而產(chǎn)生較大的溫度差，使大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。

1.大體積混凝土裂縫破壞方式

（1）拆模前，表面出現(xiàn)麻面、蜂窩麻面，且沒有及時修補，導致大體積混凝土的強度和耐久性降低，從而產(chǎn)生裂縫。（2）在拆模后，由于溫度變化，模板和鋼筋之間的粘結力下降，使混凝土內(nèi)部的應力發(fā)生變化，當混凝土的抗拉強度達到一定值時，就會發(fā)生大體積混凝合物的開裂。（3）當混凝土的內(nèi)外溫差超過了規(guī)定的數(shù)值時，就會引起水泥石的膨脹而開裂。（4）在施工過程中，如果不對其進行合理的養(yǎng)護，則容易造成裂縫的擴展或蔓延。（5）在澆筑前，應先用塑料布等覆蓋基層，并做好防凍措施，防止雨水滲透，再澆筑。但實際情況往往與設計圖紙上的要求不符，因而不能有效的預防裂縫的發(fā)展或擴大。

2.水工結構大體積混凝土裂縫成因

影響混凝土開裂的主要因素是混凝土的早期齡期，在這個階段，混凝土中的水泥、砂石和水的用量是決定其使用性能的重要因素。（1）混凝土的早期齡期，在整個工程施工過程中，都會受到溫度的影響和其他的外界環(huán)境的變化而產(chǎn)生溫度應力，這些應力會對構件造成一定的傷害；（2）混凝土的初始養(yǎng)護，由于養(yǎng)護時間過長，容易出現(xiàn)干縮裂縫，并且隨著澆筑的進行而逐漸變大，從而使其強度降低，最終導致裂縫的形成；（3）當混凝土的入模，它本身的抗拉抗壓性也會隨之減弱，當它的抗壓能力達到最大時，就可能發(fā)生裂縫，此時裂縫的寬度越大，就有越寬的傾向性，進而使裂縫的長度越來越短，這也是為什么大體積混凝的收縮性越好，所以說，如果不采取有效的措施來控制，就有可能引起大體積的結構破壞。

3.水工結構大體積混凝土裂縫控制處理策略

3.1 施工監(jiān)控量測

為了保證工程質(zhì)量，在施工過程中，需要對混凝土的溫度、收縮率和澆筑時間等進行有效的監(jiān)測與控制[3]。在施工前，要對混凝土的原材料和配合比、振搗方法及振實程度等情況做詳細的了解并計算，確保各項參數(shù)都符合設計要求。同時還應注意的是，在澆筑完成后，要及時的做好養(yǎng)護工作，以防止由于天氣原因導致的砼開裂。

①對于大體積混凝土，其內(nèi)部的溫差較大，且其自身的抗壓能力較差，因此必須采取保溫措施。②當外部環(huán)境較惡劣時，應采用保濕的方式來降低內(nèi)外部的溫差，以避免大體積混凝土的表面出現(xiàn)裂縫。③當外界的熱源無法滿足上述條件時，可以使用覆蓋的辦法將裂縫的一部分封堵。但是如果是室外的熱源，則需考慮是否有遮擋物，以免影響到后續(xù)的養(yǎng)護。此外還需設置遮陽棚，以便于后期的維護保養(yǎng)。

3.2 實橋澆筑

實橋澆筑是在橋墩上利用灌注法進行的灌注施工，在完成澆筑后，將其與混凝土拌和均勻，然后通過泵送系統(tǒng)將其輸送至現(xiàn)場，并按照設計要求對其施加壓力，使混凝土達到一定的強度后，再對其養(yǎng)護。

由于水工結構大體積混凝土的自重較大，因此，為了控制大體積混凝土的質(zhì)量和耐久性，需要采取有效措施來控制裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展。首先要保證孔道內(nèi)的泥漿比重相對較高，并且要嚴格控制水泥用量，避免因為水泥用量過少而導致大體積混凝合物的收縮現(xiàn)象。其次，在梁段設置專門的鋼筋籠，以防止出現(xiàn)梁端開裂。最后，對于預埋件的預留孔，必須確保孔道的尺寸符合相關規(guī)范，同時也要注意及時的清理干凈，以免影響后期的結構使用。

3.3 大體積混凝土裂縫控制處理

對大體積混凝土裂縫進行控制的關鍵在于施工質(zhì)量，所以要嚴格控制好原材料的配制比例，在選擇水泥時，要選用低熱水泥，保證其含水量，同時也要控制好攪拌過程中的溫度和時間避免由于混凝土內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生裂縫。

在澆筑前，應先對模板的尺寸和位置等因素重新計算，確保其具有足夠的剛度，防止出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象。還可以采用分層澆筑法，將混凝土的厚度、寬度等參數(shù)作為依據(jù)，使其保持均勻，以減少因溫差變化而引起的裂縫開裂。還可采取適當?shù)谋卮胧勾篌w積混凝土的內(nèi)部結構表面的保溫和降阻，以降低大體積混凝合物的收縮變形。對于水化熱較高的工程項目，應盡量延長冷卻水管的使用期限，并加強散熱設施的建設；在冬季時，可通過增加水管的方式來減小水溫的波動幅度。

3.4 工程設計

工程設計是對工程建設的總體布局、建筑造和地基基礎的設計和計算。其目的是實現(xiàn)預期的目標和任務，滿足用戶的需求并節(jié)約資源，提高效益。在整個施工過程中，應根據(jù)實際情況，充分考慮各種因素，合理安排，使各方面的協(xié)調(diào)與配合得到最大化。

①混凝土結構設計的主要內(nèi)容包括:確定混凝土的配筋率、配筋率及最佳的澆筑方案，選擇合適的泵送設備，保證混凝土的質(zhì)量；進行現(xiàn)場試驗，分析出設計方案的優(yōu)缺點，提出改進措施。②在完成了泵送系統(tǒng)的設計后，還需要對泵的性能參數(shù)等相關數(shù)據(jù)的驗證與優(yōu)化，以確保其具有良好的使用效果。③為達到上述的要求，就必須嚴格按照規(guī)范的標準來執(zhí)行，并做好相應的記錄工作。此外，還要注意后期的維護管理，防止由于不按規(guī)定的程序而導致的一些問題。還需建立起完善的檢查制度，及時發(fā)現(xiàn)其中存在的漏洞或不足，以便采取有效的解決方法。

3.5 水工結構大體積混凝土干縮控制

混凝土的干縮是在施工過程中由于溫度變化而產(chǎn)生的收縮變形，而水化熱的主要來源就是混凝土內(nèi)部的水分和外界熱量的交換作用。在實際的工程應用中，需要根據(jù)具體的情況進行分析，對其結構的尺寸、材料選擇、配比等因素要有一定的考慮與控制。

①對于大體積混凝土來說，其澆筑后的表面會出現(xiàn)大量的空洞和麻點，這些都是大體積混凝合物的缺陷；②當水的用量較少時，就容易造成大體積混凝土的開裂，此時應該對其結構的厚度以及澆筑后的強度做適當?shù)恼{(diào)整；③當水的用量較大時，因為水量的影響導致的大體積混凝土的內(nèi)力也會隨之增大，從而使應力增加，所以要采取必要的措施來避免裂縫的發(fā)生；④如果是在夏季，那么就要注意到溫差的問題了，特別是冬季，要做好保溫工作，防止低溫凍傷。同時還要加強養(yǎng)護，保證砼的質(zhì)量達標。

3.6 溫度場

溫度是影響混凝土結構性能的重要因素，在大體積混凝土施工中，由于溫差較大，混凝土內(nèi)部的溫度較高，而外部環(huán)境的溫差又比較小，因此，在大體積混凝土的澆筑過程中，必須控制好內(nèi)外溫差，以保證工程質(zhì)量。

①對水箱內(nèi)的水管進行合理布置，并設置必要的隔熱措施，以避免散熱困難。②對水箱 的管道系統(tǒng)的設計和安裝，要嚴格按照相關規(guī)范要求，做好防腐、防銹等工作，確保其不會被腐蝕。同時還要注意防止水流沖刷，造成堵塞。③對于保溫和冷卻的材料也要格外重視，因為它的抗凍性較差，所以其容易發(fā)生凍脹，從而導致產(chǎn)生裂縫。

圖1 一種超長大體積混凝土構件裂縫的控制方法 與流程

4.結語

本文以水工結構為研究對象，重點分析了水工結構大體積混凝土的特點及原因，并提出了相應的預防措施。通過對其的抗裂性能，耐久性，耐水性等方面的試驗與檢測，總結出一套適合于本工程的防裂體系。從而使企業(yè)能夠更好的保證員工的人身財產(chǎn)的安全性以及穩(wěn)定性。同時也為社會的和諧穩(wěn)定提供一定的幫助作用。