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(fā)生裂縫問題是十分常見的，如果裂縫在一定規(guī)格內(nèi)，則可以接受。為此，要求相關(guān)企業(yè)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(nèi)，以充分保障水利工程建設(shè)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(dǎo)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(fā)收縮，其原因在于砼澆筑施工過程中的砼澆搗技術(shù)限制，由于實際施工過程中砼加水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dá)到水化作用所需數(shù)量的4-5倍左右。在結(jié)束砼澆筑作業(yè)后，砼體中多余的游離水分會大量蒸發(fā)，并在其內(nèi)部形成毛細(xì)孔，進(jìn)而導(dǎo)致砼體收縮，也即游離水蒸發(fā)收縮。

第二，因水泥水化左右導(dǎo)致收縮，也即砼自收縮?；谑湛s程度的視角，在發(fā)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(nèi)約束裂縫。由于砼體內(nèi)部和外部環(huán)境的溫差過大，導(dǎo)致相應(yīng)的內(nèi)力超出了砼所能承受的最大值，便會引發(fā)內(nèi)約束裂縫問題，但是此過程中產(chǎn)生的裂縫深度一般只有3mm上下，不會對砼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成影響。

第二，外約束裂縫。由于水化作用，導(dǎo)致砼澆筑后生成大量的熱。然而砼的導(dǎo)熱系數(shù)相對較低，導(dǎo)致砼內(nèi)部溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于表層溫度。隨著砼體積的增加，此類差異便越發(fā)明顯。在砼澆筑時間達(dá)到3天左右后，其內(nèi)部溫度可以上升到80℃，由于內(nèi)外溫差較大，導(dǎo)致砼表明形成一定的拉應(yīng)力，一旦這一力度超出了砼的抗拉強(qiáng)度，便會產(chǎn)生相應(yīng)的溫度裂縫。此類裂縫常出現(xiàn)于施工完成后60-100天左右，其深度一般較深，甚至可能出現(xiàn)貫穿結(jié)構(gòu)，對砼結(jié)構(gòu)的整體性影響較大。

3.沉陷裂縫

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

（二）施工后期

第一，如果構(gòu)建承受了超出其能力極限的負(fù)載量，則可能導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。在經(jīng)受超出設(shè)計要求的載荷時，構(gòu)件內(nèi)會產(chǎn)生內(nèi)力彎矩，這一形變一旦惡劣，便會出現(xiàn)構(gòu)件縱軸相垂直裂縫。而如果承受的剪力過大，則有可能出現(xiàn)斜裂縫，同時沿縱向不斷發(fā)展；第二，建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的沉陷質(zhì)地不均勻，則可能導(dǎo)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(huán)境一般十分惡劣，但是砼保護(hù)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(dǎo)致水體中的氯離子和氧與鋼筋發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得金屬體積增加，對砼結(jié)構(gòu)造成一定的擠壓效果，引發(fā)砼裂縫[2]。

二、砼裂縫防范措施

（一）優(yōu)化設(shè)計

在砼規(guī)范中就砼裂縫防范問題做出了明確規(guī)定，提出對于不同環(huán)境中的砼結(jié)構(gòu)而言，其所允許裂縫的寬度也存在一定差異，但是要求相關(guān)企業(yè)在施工實踐中采取高效可行的措施進(jìn)行裂縫預(yù)防，以免工程結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫，讓工程質(zhì)量得到切實保障?；谠O(shè)計的角度，從源頭提升裂縫防范力度，要求采取科學(xué)合理的設(shè)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(dǎo)致的各類問題，同時盡量減少混凝土收縮過程中所產(chǎn)生的應(yīng)力，在適宜的位置進(jìn)行施工縫和脹縮縫設(shè)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(jié)力不同程度的限制。為了讓鋼筋的抑制能力得以充分展現(xiàn)，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(xiàn)出正比變化趨勢，要求以施工要求為前提，不斷調(diào)整水灰比，將水灰比調(diào)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(xué)養(yǎng)護(hù)

要求以嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)規(guī)范為依托進(jìn)行砼養(yǎng)護(hù)，做好各項保養(yǎng)措施，以確保砼強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。

三、結(jié)束語

對于砼結(jié)構(gòu)而言，裂縫問題十分常見，可能會因此導(dǎo)致建筑物抗?jié)B能力下降，對建筑物的正常使用造成嚴(yán)重限制，使得鋼筋出現(xiàn)銹蝕，對材料的耐久性造成影響。為此，要求相關(guān)企業(yè)提高對于砼裂縫問題的關(guān)注，采取科學(xué)可行的處理手段，借助合理的預(yù)防措施，降低裂縫出現(xiàn)的風(fēng)險，以切實提升建筑物和構(gòu)件的安全性。