碾壓混凝土重力壩基礎墊層混凝土裂縫淺析

王為 朱臣

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410002）

在水利建設中，碾壓混凝土重力壩基礎層中產生的混凝土裂縫會對重力壩結構的受力狀況與穩定產生很大影響，從而導致混凝土重力壩結構耐久性的降低以及混凝土重力壩內部與鋼筋銹蝕，嚴重的甚至會引起滲透變形，危及混凝土重力壩的結構的穩定性，給碾壓混凝土重力壩經營管理帶來極大的不確定性，產生安全隱患。因此，對碾壓混凝土重力壩的裂縫的形成原因進行分析，探索重力壩基礎墊層混凝土裂縫的防治方法，對促進混凝土重力壩的建設具有十分重要的意義。在實際工程建設中發現，造成重力壩基礎墊層混凝土裂縫的原因有很多，其中主要分為荷載作用引起的裂縫和非荷載引起的裂縫兩種，而非荷載引起的混凝土裂縫就是指那些由溫度差異、混凝土收縮等因素引起的。

一、混凝土重力壩裂縫影響因素及危害

所謂的混凝土就是指以膠凝材料、骨料、水以及其它材料為原料，按適當比例配制而成并且經過硬化形成的復合材料。對于重力壩基礎層墊中產生的因素有很多，包括水泥的影響、摻合料的影響、外加劑的影響以及纖維材料的影響等等，都會造成重力壩基礎墊層混凝土的裂縫。因此，在進行碾壓混凝土重力壩工程建設時盡量使用熱硅酸鹽水泥、優質粉煤灰以及磨細礦渣等作為材料。而對于外加劑來說要根據工程所處的環境和對混凝土的要求選著使用，其中水工大體積混凝土多使用減水劑和引氣劑。此外，在混凝土中使用纖維材料，在一定程度上會因為其自身的特性，實現混凝土抗拉強度的提高以及混凝土前期裂縫收縮的限制。

混凝土重力壩基礎墊層裂縫是混凝土建設中比較常見的現象，其裂縫絕大多數發生于重力壩施工階段并且具有極大的危害性。混凝土收縮而產生的微觀裂縫一旦擴散或者發展，就有可能引起重力壩的開裂、變形甚至破壞。同時，混凝土材料及配合比設計不當對混凝土抗拉強度的影響；澆筑施工中振搗不均勻或是漏振、過振等情況造成的混凝土離析、密實度差以及結構整體強度的降低等都會造成混凝土重力壩進一步開裂。這些危害將影響重力壩的順利完工和安全使用。因此必須加強對這些重力壩基礎墊層混凝土裂縫的重視。

二、混凝土重力壩裂縫形成的原因分析

筆者根據在實際工作中經驗的總結可以發現，造成混凝土重力壩基礎墊層裂縫形成的原因主要來自荷載作用和非荷載作用兩個方面，因此通過這兩個方面的分析可以對其裂縫有效預防。

1、荷載作用

碾壓混凝土重力壩基礎墊層的混凝土結構在使用荷載作用下，由于截面的混凝土拉應變大多是大于混凝土極限伸拉值的，所以構件在使用時一般是帶縫工作的。這類裂縫與主拉應力方向幾乎是垂直的，并且最先在荷載效應最大處產生。如果荷載效應相同，裂縫首先在混凝土抗拉能力最薄弱處產生。因此，在施工過程中，要合理的配筋選用混凝土粘結較好的變形鋼筋，控制鋼筋的應力不過高，鋼筋的直徑不過粗，并用鋼筋不在混凝土中分布比較均勻。這樣就能較好地控制正常使用條件下裂縫寬度，不致過寬。

2、非荷載作用

在碾壓混凝土重力壩基礎墊層中，大部分混凝土裂縫是由非荷載因素引起的，例如溫度變化、混凝土收縮、基礎不勻沉降等等。首先，混凝土重力壩的基礎墊層會隨著溫度的變化而產生變形，產生熱脹冷縮。當變形受到約束時，便產生了裂縫，而約束的程度越大，裂縫就越寬。 因此，在進行施工時要盡量減少水泥用量，盡量將其控制在 450kg/m2以下，并且還要合理控制水灰比例，將其控制在0.60以下。同時還要改善骨科級配以及凝土的攪拌工藝，通過摻加粉煤灰、高效減少水劑等來減少水泥用量，降低水化熱，或采用“二次風冷”新工藝降低混凝土的澆筑溫度等等。其次，在工程建設中，混凝土需要在空氣中凝固到結硬之時，這一過程中混凝土體積要縮小，產生收縮變形，當受到約束時，就可能導致裂縫的產生。因此，要對收縮縫進行合理設置，改善水泥土性能，實現配筋率科學合理性，加強混凝土的時期養護，保證設置構造鋼筋收縮裂縫健分布均勻，以此來避免發生集中的大裂縫。最后，混凝土塑性坍落引起的裂縫 。混凝土塑性坍落發生在混凝土澆筑后的頭若干小時內，這時混凝土還處于塑性狀態，如果混凝土出現泌水現象，在重力作用下混合料中的固體顆粒有向下沉移而水向上浮動的傾向。這種移動當受到鋼筋骨架或者模板約束時，在上部就容易形成沿鋼筋長度方向的裂縫。因此，要仔細選擇集料的配級，做好混凝土的配合比設計，特別是要控制水灰比，采用適量的減水劑；施工時混凝土既不能漏振也不能過振，避免混凝土泌水現象的發生，防止模板沉陷，如果發生這類裂縫，可在混凝土終凝以前重新抹面壓光，使裂縫閉合。

三、混凝土重力壩裂縫的維修方法

當發現碾壓混凝土重力壩基礎墊層產生裂縫時，是否需要對其進行修補以及如何進行修補，都要通過分析裂縫產生的原因以及結構的使用要求，結合設計和施工規范中的規定，進行具體問題具體分析來采取不同的措施。在實際工程修建中，一般情況下混凝土在未受設計荷載時產生裂縫大于0.2毫米時就應進行修補。比較常用的維修方法有表面處理法、充填法以及注入法等。

總之，碾壓混凝土重力壩基礎墊層的裂縫是其結構中廣泛存在的一種現象。當出現裂縫時，不僅會降低水利建筑物的抗滲能力，同時還會對水利建筑物的使用功能產生影響，并且造成材料耐久性的降低，使得水利建筑物的承載能力下降。因此，必須要加強對碾壓混凝土重力壩基礎墊層混凝土裂縫的調查研究，通過在施工中各種有效的預防措施的采取，來預防裂縫的出現和發展，以此來保證混凝土重力壩的構件的安全與穩定。

[1]姜國輝,白石水庫碾壓混凝土重力壩基礎墊層混凝土裂縫的原因分析【期刊論文】沈陽農業大學學報-2008

[2]朱耀臺,混凝土裂縫成因與預防措施研究【期刊論文】材料科學與工程學報-2008

[3]鐘進章,混凝土裂縫成因及控制措施【期刊論文】混凝土-2008