水利施工中混凝土裂縫探討

【摘 要】本文筆者根據多年工作經驗對水利施工中混凝土裂縫產生的原因及預防措施進行探討。

【關鍵詞】水利施工；混凝土裂縫；探討；

混凝土建筑和構件通常都是帶縫工作的，由于裂縫的存在和發展通常會使內部的鋼筋等材料產生腐蝕，降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性及抗滲能力，影響建筑物的外觀、使用壽命，嚴重者將會威脅到人們的生命和財產安全。很多工程的失事都是由于裂縫的不穩定發展所致。近代科學研究和大量的混凝土工程實踐證明，在混凝土工程中裂縫問題是不可避免的，在一定的范圍內也是可以接受的，只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內。鋼筋混凝土規范也明確規定，有些結構在所處的不同條件下，允許存在一定寬度的裂縫。但在施工中應盡量采取有效措施控制裂縫產生，使結構盡可能不出現裂縫或盡量減少裂縫的數量和寬度，尤其要盡量避免有害裂縫的出現，從而確保工程質量。

混凝土裂縫產生的原因很多，有變形引起的裂縫:如溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫；有外載作用引起的裂縫；有養護環境不當和化學作用引起的裂縫等等。在實際工程中要區別對待，根據實際情況解決問題。

1 水利工程中混凝土裂縫產生的原因

第一，溫度影響：混凝土施工硬化期間，水泥會放出大量水熱以及化熱，造成內部溫度上升，在表面引起拉應力，后期在降溫過程中，由于受到基礎或老混凝土的約束，又會在混凝土內部出現拉應力，當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現裂縫。

第二，濕度影響：大部分混凝土內部濕度變化很小或者說變化較慢，但表面濕度相對來說變化較大，有時會發生劇烈變化。由于養護不得當、造成表面濕度不均勻，表面干縮形變受到內部混凝土的約束，也往往導致裂縫。

第三，混凝土自身性能影響：混凝土是一種拉抗強度是抗壓強的 1/10 左右的脆性材料，短期加荷時的極限拉伸變形也只有（0.6~1.0）×104，長期加荷時的極限拉伸變形也只有（1.2~2.0）×104。但由于原材料各部分比例搭配不均勻，在施工中難免出現離析現象，導致同塊混凝土的不同部位強度的不均勻，個別部分抗拉能力較低，裂縫便因此而出現。第四，施工影響：在現場澆搗混凝土的過程中，振搗或插入不當，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導裂縫的產生；其次，因為混凝土工程進行的抹面次數不能滿足要求，更容易出現裂縫現象；再次，在養護方面，由于現場養護措施不到位，會造成混凝土早期脫水，從而引起收縮裂縫。

2 水利工程中混凝土裂縫的預防措施

2.1 減小溫度變形

2.1.1 優化設計配合比，控制水泥水化熱

（1）水泥的選擇。由于礦物成分及摻加混合材料數量不同，水泥水化熱差異較大。鋁酸三鈣、硅酸三鈣含量高的，水化熱也高；因此，為了降低水化熱，減小體積變形，水利工程中混凝土一般不宜使用水化熱高的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，應使用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥，如有條件，可適當摻加活性混合材料（例如粉煤灰）以降低水化熱。例如安峰山水庫除險加固工程采用沂州水泥廠水泥，摻I級粉煤灰，使水泥在進樓前溫度不超過60℃，減小了溫度變形。

（2）盡量節約水泥用量。水泥水化產生的熱量是水利工程中混凝土溫度變化而導致體積變化的主要根源，比干濕、化學變化引起的體積變化要大得多，因此應盡量降低水泥用量。在滿足工程需要的情況下，盡量降低設計強度，以減小水泥用量。利用水利工程工期較長，充分利用混凝土后期增長的強度，采用較長的設計齡期。水利工程的施工時間較長，有的長達幾年，因此可采用較長齡期，所以常規齡期28d的設計強度就可降低，從而減少水泥用量。精心設計、調整混凝土的骨料粒徑和級配，最大粒徑越大，骨料的空隙率和比表面積越小，混凝土的水泥漿及水泥用量就越小。

（3）外加劑優選。混凝土外加劑已發展為混凝土不可缺少的一部分，夏季施工時，使用具有一定緩凝和能大幅度降低混凝土單位用水量的緩凝高效減水劑，能大量減少混凝土的總發熱量降低混凝土的水化溫升。例如安峰山水庫除險加固工程采用高效減水劑，降低混凝土溫度，減小溫度變形。

2.2 拌和制冷，控制出機口溫度

主要技術要求。拌和制冷的主要目的是控制混凝土出機口溫度，出機口溫度按施工季節、澆筑區域、結構部位等確定。主體建筑物基礎約束區重要結構部位混凝土除冬季12～2月可采用自然入倉外，其它季節一般出機口溫度不超過7℃，脫離約束區的混凝土除11～3月采用自然入倉外，其它季節拌和樓出機口溫度一般不超過14℃。拌和制冷工藝。制冷工藝的好壞極大影響混凝土的預冷和溫升的控制效果。

2.3 遮陽、覆蓋與倉面噴霧調節環境溫度，控制溫升

因拌和樓與施工場地有一定距離，在運輸過程中應控制溫升，可在車箱頂部設置遮陽蓬，供料線上覆蓋遮陽板。為防止倉面混凝土溫升過快，在澆筑過程中對入混凝土拌和物及澆筑層面進行覆蓋保溫，避免太陽直射。并噴霧降溫，包括拌和樓前噴霧和倉面噴霧。

2.4 混凝土通水冷卻

施工初期通水主要作用是削減混凝土初期溫度高峰，削減水利工程中混凝土內部的最高溫度，使其最高溫度不超過允許的最高值；中期通風是降溫過程，削減混凝土內外溫差，在冬季特別重要；后期通風主要是穩定混凝土內部溫度，為接縫灌漿創造條件

2.5 混凝土表面養護與保溫

在混凝土澆筑完畢后，對表面應及時進行養護，在一定時間內保持適當的溫度和濕度，造成混凝土良好的硬化條件，是保證混凝土強度增大、不發生干裂的必要措施。

2.6 科學組織施工

要達到良好的溫控，還需科學地組織施工，要求做到以下幾點:

（1）澆筑順序合理、澆筑時段應盡量避免高溫。2）加快入倉速度。

2.7 消除或降低約束

2.7.1 內部約束無法消除或降低。

2.7.2 水利工程中，外部約束主要取決于基巖的彈性模量，彈性模量越高，約束程度越大。而要降低基巖的彈性模量是難以做到的。若要降低下層混凝土的彈性模量，可在其未充分硬化時澆筑。采用線脹系數小的骨料，避免體積變化過大。

2.7.3 防止凍害裂縫的產生。因為環境的因素，水利工程中混凝土特別要防止凍害裂縫，一種是混凝土在凝結后未達到要求強度時發生凍結，結冰的膨脹將引起混凝土破裂并造成不可恢

復的強度損失，另一種是交替凍融對硬化混凝土的破壞。例如松山堆石壩面板產生裂縫的主要原因是壩體內存有積水，冬季導致凍脹，將面板鼓起造成破壞。所以要防止滲水，其中包括水庫的滲水及兩邊山體的滲水。

2.8 提高抗拉能力

目前提高抗拉強度的方法是配筋、摻加纖維、用聚合物浸漬等，但是這些措施不是很經濟，且有局限性，只能有選擇地采用。

3 結束語

就目前國內現狀而言，對于水利施工中混凝土裂縫的形成原因及計算方法存在不同的理論，不過就具體的預防和改善措施意見來說具有一定的統一，通過大量實踐證明，上述措施所取得的效果也比較理想，在具體施工過程中，作為施工人員應多角度、多觀察并進行比較，出現問題后多分析、多總結，結合相應的預防處理措施，以避免混凝土的裂縫所造成的不良影響。

參考文獻:

[1]混凝土質量專業委員會.高強與高性能混凝土專業委員會.鋼筋混凝土結構裂縫控制指南[M ].北京:化學工業出版社，2004.

[2]尹貽林、陳偉坷、王亦虹等，《構建符合市場要求水利工程混凝土》，中國建設工程造價信息網，2009年。

[3]中國長江三峽工程開發總公司，《水利工程混凝土施工要點》，中國三峽建設2000年增刊。