高正旺

（安徽水利開發(fā)股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 前言

隨著我國經(jīng)濟的快速穩(wěn)定的發(fā)展，我國水利工程也得到飛速的前進；同時一些施工技術(shù)問題也逐漸呈現(xiàn)出來。例如，目前很多的大壩、水閘等水利工程中都使用了大體積混凝土，但由于混凝土的施工工藝、原材料質(zhì)量及外界環(huán)境等因素，會產(chǎn)生一些裂縫。這些裂縫的存在，一方面會降低水工建筑物的抗?jié)B能力，影響其結(jié)構(gòu)的整體性；另一方面會導(dǎo)致水工建筑物內(nèi)部碳化、鋼筋的銹蝕，降低材料的耐久性，影響水工建筑物的承載能力，危及水工建筑物的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，分析裂縫的成因，并認真討論其預(yù)防措施，對水利工程建筑的應(yīng)用有著重要的意義。

2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 施工工藝的原因

2.1.1 不當施工造成裂縫

由于在施工前，混凝土的攪拌和運輸時間過長，使得水分過度蒸發(fā)掉，導(dǎo)致在混凝土上產(chǎn)生不規(guī)則的收縮裂縫。

在施工中，由于主要混凝土模板剛度不夠，或者在施工時拆模過早，混凝土的強度明顯不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載壓力下產(chǎn)生了裂縫。

2.1.2 振搗方式不當造成裂縫

由于混凝土坍落度比較大，凝結(jié)時間比較長，特別是在炎熱的夏天，澆搗好的混凝土表面被太陽暴曬，水分很快蒸發(fā)，形成一層幾毫米厚的“被子”，表面上看混凝土已凝結(jié)，但在其內(nèi)部還遠未達到初凝，甚至還能流動。這樣的混凝土若不進行二次振搗和多次抹面，混凝土表面不可避免會出現(xiàn)裂縫。這樣不正確的振搗方式會造成混凝土分層離析、表面浮漿而使混凝土面層開裂，或造成混凝土砂漿大量向低處流淌致使混凝土產(chǎn)生不均勻沉降收縮而在結(jié)構(gòu)厚薄交界處出現(xiàn)裂縫。

2.1.3 養(yǎng)護不當引發(fā)裂縫

澆筑混凝土后，初期養(yǎng)護工作管理不嚴，造成混凝土早期強度增長時失水，收縮量大，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫；若表面不及時覆蓋進行潮濕養(yǎng)護，表面水分迅速蒸發(fā)，很容易產(chǎn)生收縮裂縫。目前，許多施工現(xiàn)場在澆筑混凝土時都不能做到及時覆蓋保溫養(yǎng)護，一般總要等到最后一遍抹光結(jié)束后才覆蓋，還有很多工地根本就不予覆蓋，結(jié)果混凝土表面開裂。

2.2 施工原材料因素

在水利工程中通常使用的混凝土是指水泥混凝土，主要由水泥、水、砂石集料組成，其中水泥和水起膠凝作用；集料起骨架填充作用。如果水泥或集料出現(xiàn)問題，很容易產(chǎn)生裂縫。

（1）水泥

水泥出廠時強度不足，水泥過期或受潮，可導(dǎo)致混凝土強度不足，從而引起混凝土開裂；水泥安定性不合格，水泥中游離的超標的氧化鈣在凝結(jié)過程中水化很慢，在水泥混凝土凝結(jié)后仍然繼續(xù)起水化作用，可破壞已硬化的水泥石，使混凝上抗拉強度下降。

（2）砂、石骨料等

砂石粒徑太小、級配不良、孔隙率大，將導(dǎo)致水泥和拌和水用量增大，影響混凝土的強度，使混凝土的收縮加大。。砂石中通常含有各種有害物質(zhì)，如云母、泥土、有機物、硫酸鹽與硫化物等。這些物質(zhì)一定程度上降低了集料與水泥石的粘附性。

2.3 外界環(huán)境因素

2.3.1 溫度

混凝土在硬結(jié)過程中，由于水泥的水化作用，在初始幾天產(chǎn)生大量的水化熱，混凝土溫度升高。而大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般較厚，導(dǎo)熱不良，相對散熱小，所以大量的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部；無論是溫升階段還是溫降階段，混凝土中心溫度總是高于混凝土表面溫度。因此，混凝土中心與表面各質(zhì)點間的內(nèi)約束以及來自地基及其它外部邊界約束的共同作用，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當這種應(yīng)力超過了混凝土可以承受的抗拉強度時，就會產(chǎn)生裂縫。

2.3.2 鋼筋被氧化

由于混凝土質(zhì)量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長了約2～4倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。

3 裂縫的預(yù)防措施

3.1 設(shè)計過程的措施

3.1.1 在設(shè)計過程中，可采用降低水泥用量的方法來降低混凝土的絕對溫升值，可以使混凝土澆筑后的內(nèi)外溫差和降溫速度控制的難度降低，這是大體積混凝土配合比選擇的特殊性。

3.1.2 在原材料選擇時，可選擇強度等級C25-35內(nèi)的水泥，用量最好不超過38kg/m；粗骨料選用5-25mm或5-40mm的石子，減少混凝土收縮；細骨料采用中、粗砂，控制含泥量小于1.5%；可適當使用摻合料及外加劑，國內(nèi)當前用的摻合料主要是粉煤灰；使用的配筋盡可能采用小直徑、小間距。

3.1.3 大體積混凝土工程施主前，應(yīng)對施工階段大體積混凝土澆筑塊體的溫度、溫度應(yīng)力及收縮力進行驗算，確定施工階段大體積混凝土澆筑塊體的升溫峰值、內(nèi)外溫差不超過25℃，制訂溫控施工的技術(shù)措施。

3.2 施工過程的措施

3.2.1 混凝土的拌制、運輸必須滿足連續(xù)澆筑施工以及盡量降低混凝土出罐溫度等方而的要求。當炎熱季節(jié)澆筑大體積混凝土時，混凝土攪拌場站宜對砂、石骨料采取遮陽、降溫措施；當采用泵送混凝土施工時，混凝土的運輸宜采用混凝土攪拌運輸車；必要時采取預(yù)冷骨料（水冷法、氣冷法等）和加冰攪拌等；澆筑時間最好安排在低溫季節(jié)或夜間，若在高溫季節(jié)施工，則應(yīng)采取減小混凝土溫度回升的措施。

3.2.2 在混凝土澆筑過程中，應(yīng)及時清除混凝土表面的泌水。

3.2.3 混凝土澆筑完畢后，應(yīng)及時按量按技術(shù)措施的要求進行保溫養(yǎng)護。保溫養(yǎng)護措施，應(yīng)使混凝土澆筑塊體的里外溫差及降溫速度滿足溫控指標的要求；保溫養(yǎng)護的持續(xù)時間，應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力加以控制、確定，但不得少于15d；保溫養(yǎng)護過程中，應(yīng)保持混凝土表面的濕潤，以提高混凝土塊體承受外約束應(yīng)力時的抗裂能力，達到防止或控制溫度裂縫的目的；在大體積混凝土保溫養(yǎng)護過程中，應(yīng)對混凝土澆筑塊體的里外溫差和降溫速度進行監(jiān)測；不得采用強制、不均勻的降溫措施；在大體積混凝土拆模后，應(yīng)采取預(yù)防寒潮襲擊、突然降溫和劇烈干燥等措施。

3.3 檢測過程的措施

3.3.1 大體積混凝土的溫控施工中，不僅要進行水泥水化熱的測定，還需進行混凝土澆筑溫度的監(jiān)測，在養(yǎng)護過程中應(yīng)進行混凝土澆筑塊體升降溫、內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度等監(jiān)測。

3.3.2 大體積混凝土澆筑塊體溫度監(jiān)測點的布置。溫度監(jiān)測的布置范圍以所選混凝土澆筑塊體平面圖對稱軸線的半條軸線為測溫區(qū)；在測溫區(qū)內(nèi)，溫度監(jiān)測的位置可根據(jù)混凝土澆筑塊體內(nèi)溫度場的分布情況及溫控的要求確定；在基礎(chǔ)平面半條對稱軸線上，溫度監(jiān)測點的點位不宜少于4處；保溫養(yǎng)護效果及環(huán)境溫度監(jiān)測點數(shù)量應(yīng)根據(jù)具體需要確定。

3.3.3 測溫元件的安裝位置應(yīng)準確，固定牢固；其引出線應(yīng)集中布置，并加以保護；混凝士澆筑過程中，下料時不得直接沖擊測溫元件及其引出線，振搗時，振搗器不得觸及測溫元件及其引出線。

4 總結(jié)

混凝土裂縫是水利建筑物結(jié)構(gòu)中普遍存在的現(xiàn)象。裂縫的存在不僅降低了水利工程建筑的外部美觀，另一方面會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，影響水利建筑物的承載能力。經(jīng)過實際工程的檢驗，通過本文的預(yù)防措施，可以很好的減少裂縫的產(chǎn)生。在今后的水利工程中，需要繼續(xù)采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)，以證水利工程建筑物的構(gòu)件的安全、耐用。

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[2]周志宏.淺談水利工程鋼筋混凝土施工技術(shù)[J].科技資訊，2010.6.

[3]張林釗，關(guān)朝輝.灌區(qū)水利工程混凝土裂縫成因及修補[J].水利科技與經(jīng)濟，2009.1.