水利工程混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防

□張?jiān)獤| □李 萍（鞏義市水務(wù)局）

在水利工程建設(shè)中，由于各種原因，混凝土普遍會(huì)產(chǎn)生開裂的現(xiàn)象，特別是對(duì)于部分薄壁結(jié)構(gòu)的水利工程建筑，裂縫幾乎處處存在?；炷恋拈_裂會(huì)使混凝土內(nèi)部的鋼筋腐蝕，從而降低混凝土的承載力、耐久性和壽命，甚至威脅到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。在當(dāng)前的水利工程建設(shè)中，雖然許多技術(shù)人員針對(duì)裂縫問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究，同時(shí)采取了各種措施，但依然無(wú)法有效避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。因此，在水利工程混凝土施工中對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真的處理和分析，有針對(duì)性地采取預(yù)防措施，防止裂縫的出現(xiàn)，對(duì)確保水利工程的質(zhì)量安全有重要意義。

1.水利工程混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 塑性收縮產(chǎn)生的裂縫

混凝土在固化過(guò)程中，逐漸冷卻，蒸發(fā)，這是造成混凝土收縮的主要原因，特別是一些大體積的混凝土，受混凝土收縮的外部環(huán)境的影響，自然會(huì)形成收縮應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土本身的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。裂縫是最常見的混凝土的質(zhì)量問(wèn)題。這些裂縫是不連續(xù)的，屬于材料的物理性病害，是影響水利工程混凝土耐久性的主要因素。裂縫的存在導(dǎo)致混凝土的抗拉性能降低，裂紋將指導(dǎo)有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷。對(duì)于水電站和灌溉渠道，擋水混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫會(huì)直接引起泄漏，如果泄漏達(dá)到一定水平，將直接危及工程蓄水能力；對(duì)于混凝土重力壩來(lái)說(shuō)，如果裂紋達(dá)到一定的深度和寬度，可以導(dǎo)致大壩揚(yáng)壓力急劇增加，削弱大壩的抗滑能力，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震十分不利，甚至對(duì)整個(gè)大壩的抗震能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性非常不利，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全造成威脅。

1.2 溫差造成的裂縫

混凝土溫度裂縫是由于混凝土內(nèi)部和外部間產(chǎn)生溫差造成的，水泥水化熱使混凝土內(nèi)部和混凝土表面所造成的溫度差異過(guò)大。在溫度交替變化過(guò)程中，混凝土多孔水變成冰或冷水，體積膨脹，產(chǎn)生凍脹壓力，冷水遷移過(guò)程中又產(chǎn)生滲透壓力，當(dāng)這兩個(gè)附加力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)損傷。溫度裂縫的產(chǎn)生主要有三種情況：一、液壓混凝土在施工初期，產(chǎn)生大量水化熱，產(chǎn)生溫差裂紋；二、混凝土模板拆裝之前和之后，混凝土表面的溫度會(huì)急劇下降，導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋；三、混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到極限，而散熱慢，也會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。施工中的體積比較龐大的混凝土，主要是由于溫差導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫，例如：分洪閘、水工大壩、攔河壩等水工混凝土更易發(fā)生溫度裂縫。

1.3 安定性裂縫

安定性裂縫也是混凝土常見的裂縫之一，安定性裂縫通常是因?yàn)榛炷帘旧淼馁|(zhì)量不合格引起的。部分施工人員為了自身利益，降低混凝土質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，選用不合格的混凝土，從而容易導(dǎo)致安定性裂縫的產(chǎn)生。此外，所使用的鋼筋腐蝕也會(huì)造成混凝土裂縫。因此在工程建設(shè)的過(guò)程中要采取各項(xiàng)措施，重視對(duì)于施工材料的維護(hù)。

2.水利工程混凝土裂縫控制措施

2.1 優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)

采集原料進(jìn)行試攪拌，盡量減少水泥用量，添加Ⅰ級(jí)粉煤灰，水膠比控制在允許范圍內(nèi)，粗骨料選用二級(jí)配，通過(guò)添加粉煤灰改善混凝土的和易性，降低溫升，減少收縮，對(duì)改善耐蝕性具有良好的作用。在裂縫容易發(fā)生地方例如洞穴和角落等安排一些斜肋，從而使鋼筋來(lái)代替混凝土的拉伸應(yīng)力，可以有效地控制裂縫的發(fā)展。為避免出現(xiàn)裂縫，設(shè)計(jì)中采用低強(qiáng)度水泥，充分利用混凝土的后期強(qiáng)度。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)特別重視降低結(jié)構(gòu)約束度。鋼筋混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)盡量取較小值，因?yàn)楸Ｗo(hù)層厚度越大，就越容易出現(xiàn)裂紋。

2.2 加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)措施

在混凝土拆模后掛稻草或草簾并澆水，以便保存水分。在開始混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照工藝要求施工，多加呵護(hù)保養(yǎng)?；炷琉B(yǎng)護(hù)不僅能預(yù)防早期裂縫的產(chǎn)生，而且還能促進(jìn)后期的穩(wěn)定性，保障其承載力和高韌性。對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)，在現(xiàn)代水利工程施工中，要充分認(rèn)識(shí)和重視。由于鋼筋銹蝕氧化，氧化是生銹的主要原因，因此，增加混凝土的密度，防止空氣進(jìn)入，增加混凝土表面保護(hù)層的厚度，防止氧化。在混凝土表面，噴涂或刷涂瀝青、環(huán)氧樹脂涂料。選擇耐腐蝕性強(qiáng)的增強(qiáng)材料和混凝土材料，對(duì)防止混凝土裂縫的產(chǎn)生取得了良好的效果。堿骨料反應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性有很大的影響，為控制堿骨料反應(yīng)，最好選用優(yōu)質(zhì)骨料和低含堿量的水泥以及中性水?dāng)嚢?，在提高混凝土密?shí)度的同時(shí)合理降低水灰比。

2.3 避免混凝土地基的不均勻沉降

要有效控制混凝土裂縫的產(chǎn)生，還要采取有效措施，有效避免混凝土地基的不均勻沉降。為了避免混凝土地基的不均勻沉降，常用的解決方法是減少結(jié)構(gòu)重量，優(yōu)化各類建筑材料，合理安排施工工序。如果只是簡(jiǎn)單地減輕結(jié)構(gòu)重量，只會(huì)使穩(wěn)定性減弱，加重不均勻沉降。在工程實(shí)踐中，應(yīng)該把抵抗不均勻沉降作為主要的防護(hù)措施。

2.4 塑性收縮裂縫的預(yù)防措施

為了減少塑性收縮裂縫，首先要選擇合適的材料，一般選擇干燥收縮值較小、強(qiáng)度好的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。嚴(yán)格控制水灰比，利用混凝土高效減水劑來(lái)提高混凝土的強(qiáng)度，減少水和水泥的分量。在澆注混凝土之前，基層和模板上要灑水。及時(shí)向混凝土表面覆蓋一層塑料膜，保持混凝土的濕度，或在混凝土表面噴涂固化劑固化。如果遇高溫和大風(fēng)天氣，最好設(shè)置防風(fēng)遮陽(yáng)設(shè)施，積極保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)。

3.結(jié)語(yǔ)

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的，如載荷引起的應(yīng)力裂縫，地基沉降引起的不均勻沉降裂縫，溫度或溫度變化引起的溫度裂縫，塑性收縮產(chǎn)生的裂縫等。為了防止混凝土裂縫，必須從配合比設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制、溫度控制和施工管理等方面采取系統(tǒng)措施。同時(shí)，實(shí)行水利工程混凝土施工全面質(zhì)量管理，把過(guò)去的檢查驗(yàn)收為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐灶A(yù)防為主；從過(guò)去把事情的利弊分散管理改變?yōu)橄到y(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行綜合管理，以優(yōu)異的質(zhì)量為工作中心，圍繞質(zhì)量開展全員工作，從而提高水利工程施工的工程質(zhì)量。

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