水利工程施工中砼裂縫產生的原因及防治

閆 河

（新疆北方建設集團有限公司 新疆 奎屯 833200）

水利工程施工中，混凝土結構物的裂縫是不可避免的,詳細分析了混凝土早期裂縫的起因及開裂機理，混凝土開裂會使混凝土內部的鋼筋材料產生腐蝕，降低鋼筋砼結構的承載力、耐久性和使用壽命，甚至會威脅著人們的生命和財產安全。因此，在水利工程中，應對混凝土的裂縫產生原因進行仔細分析，并在施工中采取有針對性的措施來預防裂縫的出現和發展，保證建筑物的使用安全，結合多年在施工經驗對混凝土裂縫的成功防治,提出了預應力橋梁砼早期裂紋有效防治的可操作性方法。

1 水利施工中砼裂縫產生的原因

1.1 塑性收縮裂縫

混凝土在凝固的過程中，會逐漸散熱和蒸發，這是引起混凝土體積收縮的主要原因，尤其是一些大體積的混凝土。如果混凝土在收縮時受到外界環境的約束，就會自然的形成收縮應力，當這種應力超出當時混凝土極限抗拉強度時，混凝土就會產生裂縫。裂縫是混凝土建筑物最常見的病害之一。裂縫是材料的不連續現象，屬于物理性病害，是水工混凝土耐久性的首要影響因素。裂縫的出現，多數在施工期就存在，有的雖然在施工期以后，也多在運行初期5～10年以內，不是由于運行期長工程老化問題，而是早期的問題。裂縫的存在直接導致混凝土抗拉性能的降低，裂縫也會引導有害物質進入混凝土內部，造成鋼筋銹蝕，甚至混凝土結構破壞。

1.2 溫差裂縫

溫差裂縫是由于混凝土內部和外部之間產生溫差所引起的，溫差產生的原因是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大。在溫度正負交替過程中，混凝土微孔中的水成為結冰或過冷的水，體積膨脹產生凍脹壓力，過冷的水遷移產生滲透壓力，當兩者的附加作用力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土就遭受破壞。溫差裂縫主要有三種情況：（1）水工混凝土在施工初期，產生大量的水化熱，內外的溫差使其產生裂縫；（2）混凝土拆模前后，混凝土表面的溫度會急速下降，裂縫產生；（3）由于混凝土內部溫度到達極限，但是熱量散發慢，而產生溫差裂縫。

1.3 安定性裂縫

安定性裂縫主要是龜裂，通常是因為混凝土的質量不合格引起的。另外，鋼筋因為外界的腐蝕也會引起混凝土裂縫。

2 水工砼裂縫的防治措施

2.1 砼的質量控制

2.1.1 水泥的選擇

水泥的品質影響水泥凝膠的組分、結構和數量,所以也影響水泥的毛細孔、凝膠孔德形狀、尺寸和數量,并進而影響到砼的干縮性。水泥的干縮性可隨下列因素而降低:a較低的C3A/SO3比;b較低的Na2O和K2O含量;c較高的C4AF含量。

2.1.2 骨料的選擇。

砂石一般不與水泥漿起化學反應,它們在砼中主要起到骨架作用,因而可以降低水化熱,大大減少砼由于水泥漿硬化而產生的收縮,并起到抑制裂縫發展的作用。

由于骨料在砼中起著重要作用,故砼中骨料應具有良好的顆粒級配,以盡量減小空隙率;砂石表面應干凈,以保證與水泥漿更多地結合;應盡可能減少含有的雜質,以保證砼的耐久性。石子的粒徑較大時,砼所需的水泥用量和用水量都減少,降低砼的水化熱,同時砼的干縮也較小。但石子太大,砼的攪拌和其他操作在施工中都將發生困難,而且易產生離析。針對以上情況,在施工中選用兩個級配,一種為5-16mm碎石,另一種為10-25mm粒徑石子。

使用砂子過粗易使新拌砼產生泌水現象,影響砼的和易性;使用的砂子較細時,又會使砼粘聚性略大、保水性好、易于振搗,但干縮較大、表面容易產生干縮裂縫。結合施工經驗,粗砂細度模數為2.6-2.9。

2.1.3 外加劑的選擇

減水劑可改善砼的和易性,減少水的用量,減慢水化初期水化熱產生的速度,有利于改善砼的溫度應力,減少開裂現象;密實劑可使各層砼連接較好,避免施工縫的出現。

2.2 優化混凝土的設計配合比

采集原材料進行試拌，盡可能地減少水泥用量，添加I級粉煤灰，將水膠比控制在規范允許的范圍內，粗骨料采用二級配。摻入適量的粉煤灰對改善混凝土的和易性、降低溫升、減少收縮、提高抗侵蝕具有良好的作用。在裂縫易發生部位如孔洞周圍以及轉角處布置一些斜筋，從而讓鋼筋代替混凝土承擔拉應力，這樣可以有效的控制裂縫的發展。為了避免裂縫的出現，在設計中利用中低強度底水泥充分利用混凝土的后期強度。在工程結構設計中要特別注意降低結構的約束度。對于混凝土中鋼筋保護層的厚度應當盡量取較小值，因為保護層的厚度愈大愈容易發生裂縫。

2.3 加強混凝土養護措施

在混凝土拆模后要掛草簾或鋪草澆水，以便養護保濕。初澆注的混凝土就好像初生嬰兒，要加倍的關心和愛護。混凝土的保養不僅是為了預防初期產生裂縫，還能促進混凝土后期的穩定，保障其承壓能力和強韌度。對于混凝土的養護，在現代水利工程施工中，都需要得到充分的認識和重視。由于鋼筋銹蝕是氧化反應，氧化是產生銹的主要原因，因此，加強混凝土的密實度，防止空氣進入，加強混凝土表面的保護層厚度，預防氧化。在混凝土表面噴涂或涂刷聚合水泥砂漿、瀝青、環氧樹脂等防腐層。選擇抗腐蝕性強的鋼筋材料和混凝土材料，避免使用堿骨料等措施，對防止混凝土裂縫有較好的效果。堿骨料化學反應對結構的耐久性影響很大，為控制堿骨料的化學反應，最好選擇優質骨料和低含堿量的水泥以及中性拌和水，在提高混凝土密實度的同時合理降低水灰比。

2.4 避免混凝土基礎不均勻沉降

解決方法有減輕結構的重量，合理安排施工的工序，改善混凝土結構等。如果只簡單的依靠減輕結構重量來控制沉降，只會使整個結構的自身重量加大，穩定性不強，會加重不均勻的沉降。在工程實踐中，應以抵抗不均勻沉降為主要保護措施。要保證地基的穩定，對松軟土的地質結構在施工前要進行必要的夯實和加固。要保證模板有足夠的強度和剛度，有較強的支撐力，保證地基的受力均勻。混凝土在澆注的過程中不能被水浸泡，模板的拆除要控制在一定的時間以內，還要注意拆模的先后順序。在凍土上搭設模板時要注意采取一定的預防措施。

2.5 施工管理措施

首先，要增加技術含量，加強技術管理。技術是貫徹整個施工工藝流程的重要工作。在混凝土澆筑施工過程中的施工技術至關重要，可以影響到整個工程的質量及安全。因此，技術管理在施工中具有重要作用。要建立技術交底責任制，并加強施工質量檢驗、監督和管理，從而提高質量；嚴格依照施工技術規范及質量標準進行檢驗，建立健全質量檢測機構和檢驗制度。其次，實行全面的質量管理，全面提高工程質量。在全面質量管理中，質量和全部管理目標的實現有關，它把過去的以事后檢驗和把關為主轉變為以預防為主；從過去的就事論事、分散管理，轉變為以系統的觀點為指導進行全面的綜合治理，突出以質量為中心，圍繞質量開展全員的工作，從而提高工程質量。

3 結束語

混凝土產生裂縫的原因是多方面的，如荷載引起的應力裂縫、有地基沉降不均引起的沉降裂、溫差或溫度變化引起的溫度裂縫，養護不善引起的收縮裂縫等。為防止混凝土產生裂縫，必須從配合比設計、施工質量控制、混凝土溫度控制、混凝土養護、施工管理等方面采取系統措施。

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