水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫成因及控制處理

【摘要】在水利工程中保證工程質(zhì)量是首要任務(wù)，工程中的多種結(jié)構(gòu)都是混凝土，因此，保證混凝土的質(zhì)量和控制混凝土的裂縫數(shù)量就顯得至關(guān)重要。本文根據(jù)水工結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土的特點(diǎn)，分析了導(dǎo)致水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，不僅與混凝土自身的收縮、變形有關(guān)，也與外界環(huán)境和施工過程有關(guān)，并針對裂縫成因總結(jié)得出控制水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫的幾項(xiàng)措施，有利于提高水利工程的質(zhì)量，保障工程施工順利進(jìn)行。

【關(guān)鍵詞】水工結(jié)構(gòu)；大體積；混凝土；裂縫成因；控制處理

前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及日常生產(chǎn)生活的不斷提高，水電工程的發(fā)展迅速，對于水電工程的質(zhì)量要求也越來越高。水工結(jié)構(gòu)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜形體巨大，比如三峽水利大壩，在水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土為保證工程質(zhì)量起著重要的作用。大體積混凝土由于尺寸巨大，當(dāng)受到外界環(huán)境、溫度以及自身變形的影響的時(shí)候，會產(chǎn)生裂縫，裂縫的存在是對整體水利工程質(zhì)量的威脅，要保證工程質(zhì)量和水利工程的平穩(wěn)度必須研究大體積混凝土的裂縫成因，并有針對性的采取控制措施。研究水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫成因及控制處理不僅具有重大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，同時(shí)在實(shí)際工程施工中具有重大的指導(dǎo)意義。

一、水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土的特點(diǎn)

水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土本身的結(jié)構(gòu)和材料組成都比較復(fù)雜，從其自身材質(zhì)特性看，大體積混凝土的受壓能力強(qiáng)但是受拉能力弱，混凝土本身是脆性材料，受拉能力不足其受壓能力的百分之十，因此當(dāng)受到自身收縮力或外界力的作用時(shí)變形能力差，極易產(chǎn)生裂縫。

水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土澆筑的時(shí)候需要大量的混凝土材料，混凝土具有水化熱的特點(diǎn)，澆筑后在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生極高的溫度，此時(shí)的彈性模量較小，變形比較小，隨著散熱過程的進(jìn)行混凝土溫度降低，彈性模量卻變大，變形量也增大，混凝土該特點(diǎn)使得內(nèi)部產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，而混凝土受拉能力很差，因此在內(nèi)部就會產(chǎn)生裂縫。

水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土與鋼筋結(jié)構(gòu)并存，其中大體積混凝土受壓能力較強(qiáng)，鋼筋結(jié)構(gòu)受拉能力較強(qiáng)，但是由于澆筑量大在大體積混凝土中鋼筋的數(shù)量不足，大體積混凝土承受巨大的拉應(yīng)力。同時(shí)由于其面積巨大，與外界的接觸面大，大面積暴露在外界環(huán)境中，受到空氣、水分的侵蝕作用，極易在內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，拉應(yīng)力對大體積混凝土具有很大的破壞作用。

二、水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫的成因

水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土的裂縫成因比較復(fù)雜，既有自身特性的影響也有施工不當(dāng)?shù)挠绊懀瑫r(shí)也受外界環(huán)境的影響，并在多種因素的作用下，裂縫有擴(kuò)張趨勢。

2.1混凝土水化熱導(dǎo)致裂縫

水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土水化熱導(dǎo)致裂縫主要是因?yàn)闇囟鹊淖兓罅康幕炷翝仓a(chǎn)生大量的熱能，對于體積小量少的混凝土熱量會很快散去，但是對于水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土由于其體積大，材料本身是熱的不良導(dǎo)體，所以水化熱產(chǎn)生的熱能集聚在內(nèi)部不能散去，導(dǎo)致內(nèi)部溫度升高，根據(jù)混凝土的自身特性，高溫時(shí)彈性變量小，產(chǎn)生的形變小，內(nèi)部的變形應(yīng)力也較小，沒有超過應(yīng)力極限，不會造成破壞。隨著散熱過程的緩慢進(jìn)行，溫度逐漸降低，彈性變量變大，混凝土產(chǎn)生的變形較大，內(nèi)部應(yīng)力也較大，超出應(yīng)力極限，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

2.2混凝土收縮變形導(dǎo)致裂縫

混凝土收縮導(dǎo)致的裂縫主要有兩方面原因，一方面是混凝土自身的水分蒸發(fā)，在澆筑之后的很長一段時(shí)間里水泥中的水分會蒸發(fā)，由于大體積混凝土的體積龐大，混凝土表面和內(nèi)部的水分蒸發(fā)程度不同，干縮程度不同，導(dǎo)致的內(nèi)外變形不同最終使混凝土產(chǎn)生裂縫。另一方面，混凝土在澆筑后還沒有凝固之前，其強(qiáng)度是不夠的，但是因?yàn)榇篌w積混凝土的面積較大，與外界的接觸面積大，當(dāng)遇到大風(fēng)天氣或者高溫天氣，混凝土表面的水分蒸發(fā)較快，內(nèi)部的水分蒸發(fā)慢，混凝土由于強(qiáng)度不夠不能承受表面的急劇收縮，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。

2.3外界氣溫變化導(dǎo)致裂縫

外界氣溫的突然降低是導(dǎo)致大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因之一。當(dāng)外界溫度較高的時(shí)候，澆筑混凝土的溫度也較高，當(dāng)外界溫度突然下降的時(shí)候，大體積混凝土的表面隨著外界溫度的降低而降低，但是混凝土內(nèi)部的溫度保持不變或降溫緩慢，這樣大體積混凝土的內(nèi)外表面就形成溫差，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

2.4混凝土澆筑施工過程不當(dāng)導(dǎo)致裂縫

混凝土澆筑施工過程不當(dāng)導(dǎo)致裂縫的原因比較多，在大體積混凝土澆筑之前混凝土的原料配比不當(dāng)、水灰的比例不當(dāng)會為后面的澆筑造成影響；在澆筑施工的時(shí)候天氣溫度較高導(dǎo)致澆筑的溫度較高；在澆筑完成之后沒有及時(shí)進(jìn)行潮濕養(yǎng)護(hù)，大體積混凝土暴露在環(huán)境中，表面水分蒸發(fā)較快，這些都會導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。

三、水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫的控制處理

3.1對施工原材料的控制 對水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫的控制處理首先要做到材料的控制管理，混凝土的原材料必須嚴(yán)格選擇。大體積混凝土的原材料主要是水泥、泥沙以及沙粒碎屑，盡量不要選擇沙石中含泥成分高的材料，其性能較差，強(qiáng)度較弱；應(yīng)該選擇收縮系數(shù)小的材料，減少混凝土的內(nèi)部應(yīng)力；盡量不要選擇沙粒度小的材料，因?yàn)樯沉＜?xì)小混凝土澆筑量就會增大，其產(chǎn)生的水化熱也會增多。另外，也要注意各種添加劑的選擇，總之，要控制水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土的裂縫就要謹(jǐn)慎選擇原材料。

3.2對施工過程的控制 水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土的裂縫很大一部分是施工不當(dāng)造成的，因此，要控制大體積混凝土的裂縫就要嚴(yán)格控制施工過程。首先，選擇合適的施工時(shí)間段，不宜在較熱或較冷的季節(jié)施工，盡量在春秋季節(jié)施工。然后，為了最大程度的避免內(nèi)外溫差，在混凝土澆筑的過程中應(yīng)該注意分層澆筑和分塊澆筑，澆筑過程應(yīng)該保持連續(xù)，同時(shí)在施工過程中還應(yīng)注意在混凝土中鋪設(shè)冷卻水管。最后，混凝土澆筑完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行表面的潮濕保養(yǎng)，防止表面干裂。

3.3對混凝土配比設(shè)計(jì)的控制 對大體積混凝土調(diào)配比例的控制應(yīng)重點(diǎn)控制混凝土的水化熱現(xiàn)象，盡量在單位體積內(nèi)選擇使用水泥含量少混凝土，減少水化熱的產(chǎn)生，現(xiàn)在也可以通過摻加礦渣、煤灰減少水泥的含量，從而起到減少水化熱的作用。在混凝土調(diào)配時(shí)可以根據(jù)過程需要增加添加劑，增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度。

3.4對溫度的控制 大體積混凝土導(dǎo)致裂縫的根本原因中溫度因素占據(jù)很大比例，但是由于溫度是隨時(shí)間變化的，對溫度的控制比較復(fù)雜。對溫度的控制應(yīng)該遵循相關(guān)的溫度標(biāo)準(zhǔn)，在混凝土澆筑前，應(yīng)該根據(jù)澆筑體積等參數(shù)計(jì)算澆筑溫度，靈活控制混凝土的溫升。在澆筑完成后，由于混凝土的表面和內(nèi)部存在溫差，因此其內(nèi)部存在一定的應(yīng)力和變形力，應(yīng)該及時(shí)做好溫度的測量和檢查工作。

總結(jié)

在水利工程以及其他的水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土的裂縫一直是安全隱患，并且大體積混凝土裂縫由于自身因素或外界環(huán)境影響會繼續(xù)擴(kuò)張，最后導(dǎo)致嚴(yán)重的破壞。研究水工結(jié)構(gòu)中大體積混凝土的裂縫成因具有重要的工程意義，通過本文對大體積混凝土特點(diǎn)的分析研究，得出大體積混凝土裂縫的成因以及相應(yīng)的控制措施，對工程實(shí)踐具有很大的指導(dǎo)意義。