淺析水工混凝土產(chǎn)生裂縫的原因與防裂技術(shù)

劉小林

【摘要】所謂的水工混凝土，指的是建筑物或者建筑物的一部分長期受到水的作用，且能長期正常使用的混凝土。水工混凝土常用在水下構(gòu)筑物，可將其分為一般混凝土和大體積混凝土，因其長期與水接觸，所以其需有較高的抗?jié)B性和耐蝕性。為防止水工混凝土產(chǎn)生裂縫，要求其具有較高的低收縮性和抵熱性。水工混泥土在水利工程中最為常見。本文結(jié)合武漢港西二期泵站及雨污水管道工程荊州街～吉林街箱涵混凝土工程對(duì)水工混凝土進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】水工混凝土；裂縫現(xiàn)象；箱涵混凝土；收縮裂縫

1、前言

目前，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷進(jìn)步，國家水利水電工程的建設(shè)也日新月異，水工混凝土作為水利水電工程建設(shè)中最關(guān)鍵的一點(diǎn)，其質(zhì)量的好壞直接決定著水利水電工程質(zhì)量的好壞，在工程建設(shè)中采取合理的、科學(xué)的施工技術(shù)，不但可以提高工程的使用性、安全性、穩(wěn)定性，而且還可以節(jié)約施工成本。施工技術(shù)中最為關(guān)鍵的一點(diǎn)就是嚴(yán)格控制好水工混凝土的裂縫，無論是從選材方面，還是從實(shí)際施工方面，都必須符合相關(guān)的規(guī)定要求。本工程中的雨水箱涵由于處于深基坑內(nèi)，且所處地區(qū)的地下水位較高，雨水箱涵的絕大部分都與雨水相接觸，如何控制好雨水箱涵水工混凝土的裂縫，是本次研究的重點(diǎn)。

2、水工混凝土裂縫形成的原因及類型

水工混凝土的裂縫問題一直是施工過程中的質(zhì)量通病，研究裂縫的類型及形成原因?qū)?shí)際施工具有重要的意義。裂縫的類型有如下幾種，即沉降裂縫、超載裂縫、溫度裂縫、收縮裂縫。下面一一簡述。

沉降裂縫指的是因地基沉降不均勻而產(chǎn)生的一種混凝土裂縫，這種裂縫一般與地面垂直，裂縫的寬度根據(jù)上面的荷載而定，其危害較大，且在施工時(shí)難以解決，在設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)規(guī)范要求結(jié)合實(shí)際情況準(zhǔn)確的計(jì)算出混凝土的級(jí)別、鋼筋的等級(jí)及配筋等等。超載裂縫指的是由于上部荷載超過了設(shè)計(jì)規(guī)定的要求、或結(jié)構(gòu)上部受到了偶然荷載，造成混凝土受力不均勻而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，因此超載裂縫一般出現(xiàn)在受力較大處，裂縫一般沿著主筋的垂直方向延伸。溫度裂縫指的是因混凝土表面與混凝土內(nèi)部的溫差過大而產(chǎn)生的裂縫，溫度裂縫的延伸方向一般比較復(fù)雜，其裂縫的寬度根據(jù)氣溫的變化而變化，氣溫越冷則寬度越大，溫度裂縫帶來的危害較大，一旦出現(xiàn)溫度裂縫，里面的鋼筋將會(huì)銹蝕，混凝土的抗?jié)B能力嚴(yán)重下降，混凝土的強(qiáng)度嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)，溫度裂縫在大體積混凝土中較為常見。收縮裂縫指的是在施工過程中由于水泥的水化熱變化而引起的混凝土收縮出現(xiàn)的裂縫，收縮裂縫是在混凝土的內(nèi)部，其寬度還不到0.1公分，一般肉眼難以發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)上明確規(guī)定了其裂縫的寬度。收縮裂縫的延伸方向交錯(cuò)復(fù)雜，以與主筋的平行方向較為最多，在混凝土中一旦出現(xiàn)諸多的收縮裂縫將會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)有嚴(yán)重的影響。

水工混凝土在澆筑結(jié)束后的硬化過程中，水泥會(huì)發(fā)出大量的水化熱，這些大量的水化熱集中在混凝土的內(nèi)部且不易散發(fā)出去，導(dǎo)致內(nèi)部溫度過高，而此時(shí)的表面溫度較低，混凝土內(nèi)部與表面形成較大的溫度差，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部收縮、膨脹而產(chǎn)生變形裂縫，這是裂縫產(chǎn)生的主要原因，產(chǎn)生裂縫的原因還有由于外荷載控制不當(dāng)、混凝土養(yǎng)護(hù)不到位、箱涵各板之間的接縫不嚴(yán)密、澆筑混凝土?xí)r振搗不均勻、混凝土中的材料性能不合格、地基沉降不均勻、模板質(zhì)量不過關(guān)施工時(shí)變形而引起的諸多裂縫等等。作為混凝土的重要組成部分，砂的選擇對(duì)混凝土的性能有著重要影響，泥粉含量的多少直接影響混凝土的和易性，對(duì)混凝土的收縮、徐變均有著重要影響。

3、水工混凝土裂縫的控制現(xiàn)狀

近年來，國內(nèi)的水工混凝土裂縫的控制技術(shù)已得到不斷的提高。這里以武漢港西二期泵站及雨污水管道工程荊州街～吉林街箱涵混凝土工程為例。目前的箱涵全采用混凝土現(xiàn)澆技術(shù)，由于箱涵的體積較大，在澆筑時(shí)無法一次性完成，工程上大多數(shù)利用分塊澆筑，即先澆筑箱涵的地板，之后再分別澆筑箱涵的壁板及頂板，可以有效的控制混凝土溫度、提高施工質(zhì)量和效率，以便達(dá)到減少裂縫的產(chǎn)生。箱涵各板之間的接縫采用灌漿技術(shù)，所用的材料大多數(shù)采用水溶性膠凝材料。在箱涵各板之間的施工縫中進(jìn)行灌漿，可以將箱涵連接成一個(gè)整體，既保證了箱涵的整體性能，又提高了箱涵的抗?jié)B性和安全性，還減少了箱涵在實(shí)際使用后中的維修次數(shù)和費(fèi)用，在此次的荊州街道箱涵中就采用了這種技術(shù)。

在水工大體積混凝土的施工技術(shù)中，抗裂性是主要特征之一，它能有效的控制混凝土的變形和裂縫的產(chǎn)生。從目前對(duì)水工混凝土裂縫控制的現(xiàn)狀來看，國內(nèi)的水工混凝土工程出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象還比較嚴(yán)重，只有極少的水工混凝土未出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，這說明水工混凝土裂縫的控制是當(dāng)下工程中首要解決的問題之一。在實(shí)際施工過程中，即使完全按照對(duì)于溫差的要求施工，也難以避免混凝土表面產(chǎn)生裂縫，另一方面，一些工程反而更加注重混凝土的質(zhì)量問題，在對(duì)于混凝土內(nèi)表溫差控制的時(shí)候并沒有到位，最后混凝土裂縫的產(chǎn)生也是極少的，這就說明，對(duì)混凝土本身質(zhì)量的控制也是實(shí)際施工中有效控制混凝土裂縫的關(guān)鍵點(diǎn)。

4、水工混凝土裂縫防裂技術(shù)的研究

上面分析了水工混凝土裂縫的分類及產(chǎn)生原因，可見對(duì)裂縫產(chǎn)生的影響因素眾多，下面從兩個(gè)方面研究水工混凝土裂縫防控技術(shù)。

4.1 從原材質(zhì)量方面

在原材質(zhì)量方面對(duì)于水泥的要求必須符合規(guī)范相關(guān)規(guī)定，禁止混合使用不同級(jí)別的水泥，且不得使用過期的水泥，水工混凝土盡量使用低水化熱和抗?jié)B性能較強(qiáng)的水泥，如普通硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥，其強(qiáng)度等級(jí)不能小于42.5級(jí)，且能有效的減少混凝土內(nèi)表溫差，從而有效的控制裂縫的產(chǎn)生。水膠比不得大于0.5，混凝土中的含堿量不得超過3kg/m3且最大氯離子含量為0.15左右。對(duì)于粗細(xì)骨料的選擇，應(yīng)優(yōu)先選用中砂，如砂較小，會(huì)增加混凝土的收縮性，如砂較大，攪拌過程中易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，影響混凝土的密實(shí)度。對(duì)于砂石的選擇，盡可能選擇骨料粒徑較大的砂石，從而達(dá)到節(jié)約水泥，增加混凝土的密實(shí)度。在外加劑選擇方面，選擇減水性的外加劑，以便提高混凝土的和易性和強(qiáng)度。為預(yù)防薄壁混凝土的收縮變形，我們可以在水泥選用方面選用42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥，粉煤灰的選用應(yīng)符合GB/T176-1996規(guī)定要求，水用自來水，細(xì)骨料采用模數(shù)為2.8的二級(jí)中砂，粗骨料采用15mm左右的連續(xù)級(jí)碎石，外加劑用氨磺酸減水劑。

4.2 從施工技術(shù)方面

在施工過程中的裂縫防控方面首先從混凝土拌合考慮，施工拌合混凝土?xí)r，必須嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)室的配料單對(duì)混凝土中的材料進(jìn)行計(jì)量稱重，對(duì)于拌合的時(shí)間也要按照規(guī)定來。其次在施工過程中，對(duì)于箱涵的鋼筋混凝土保護(hù)層厚度也要控制好，箱涵頂板上層保護(hù)層為30mm，頂板下層20mm，箱涵側(cè)板保護(hù)層為30mm，箱涵底板保護(hù)層為40mm。在混凝土澆筑時(shí)降低混凝土的澆筑入模溫度，常見的有兩種做法，即用冷水拌合和將骨料冷卻。在澆筑的時(shí)候盡可能的避免在高溫下澆筑，避免水分蒸發(fā)，控制和易性。

在混凝土振搗時(shí)不能出現(xiàn)漏振或者過振現(xiàn)象，如果過振，（）混凝土中的粗骨料將會(huì)被振搗到結(jié)構(gòu)下面，混凝土表面浮漿過多，表面強(qiáng)度下降。如果漏振，混凝土內(nèi)部振搗不到位、不密實(shí)，漏振的地方容易產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象?；炷翝仓Y(jié)束后，需將混凝土表面找平抹壓，必須將表面的氣泡抹沒，在混凝土終凝之前，還需要對(duì)混凝土進(jìn)行二次抹壓，增加其密實(shí)度，減少因?yàn)榛炷潦湛s而產(chǎn)生的裂縫。混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得小于半個(gè)月，夏季需用濕潤的薄膜覆蓋并要加長養(yǎng)護(hù)時(shí)間。為保證箱涵薄壁不產(chǎn)生裂縫，在施工中要合理安排施工工期，按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置伸縮縫，當(dāng)壁板較長時(shí)，必須在合適的位置設(shè)置施工縫或是后澆帶，使各板之間有自由度，從而減少收縮縫。

5、結(jié)語

上面結(jié)合箱涵工程混凝土工程，對(duì)水工混凝土的裂縫的產(chǎn)生原因和分類、水工混凝土的裂縫的防控現(xiàn)狀、水工混凝土的裂縫的防控措施進(jìn)行了分析。根據(jù)分析，可以看出水工混凝土產(chǎn)生裂縫的影響因素眾多，如何控制好裂縫的產(chǎn)生是施工中首當(dāng)其沖的問題?？v觀歷史經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)谒せ炷亮芽p控制的這方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在今后的實(shí)際施工中，我們需嚴(yán)格控制好水工混凝土裂縫的產(chǎn)生，從而有效的提高工程整體質(zhì)量，使我國在建筑領(lǐng)域上取得更大進(jìn)展。

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