水工結構大體積混凝土裂縫成因及控制處理

趙玉珍

摘要：本文分析了水工結構大體積混凝土裂縫形成的原因，主要從施工的因素、混凝土本身的因素以及設計的原因三大方面步步遞進、層層深入進行了分析，同時結合實際情況從合理安排混凝土施工進度、工序、加強施工過程混凝土澆筑和振搗、埋設冷卻水管以及加強混凝土養護幾個方面來控制水工結構混凝土裂縫，對實際工程有一定的參考價值。

關鍵詞：水工結構；大體積混凝土；裂縫成因；冷卻水管

中圖分類號：U655.56 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7973（2016）04-0048-02

近年來隨著國民生活水平的普遍提高，普通群眾的用電需求量越來越大，這一顯著變化帶來了水電工程的飛速發展，但是由于水利水電工程等構筑物體積非常巨大，容易產生各種類型的裂縫。這種裂縫有些是自身原因造成的，有些是因為外部環境因素造成的，一旦水工結構物產生裂縫，將對其功能和使用產生較大的影響，因此我們必須在裂縫產生前對其進行控制，同時分析產生裂縫的原因，并采取必要的控制措施來避免裂縫的產生。研究大型水工結構物混凝土裂縫的形成原因，以及針對裂縫的控制措施有巨大的經濟和社會意義。

1.大體積混凝土裂縫成因

水工混凝土結構產生各種裂縫的原因，根據產生裂縫的影響因素可以分為單因素裂縫和多因素裂縫，經統計分析可以知道，不同裂縫產生的原因主要有施工原因、混凝土自身原因、設計原因等。

1.1施工因素

水工結構物由于體積巨大，施工中需要考慮的因素比較多，由于本身比較復雜所以需要注意的問題也比較多。具體施工因素可以分為以下三大類：施工工序、澆筑振搗方式以及養護不當等原因。

1.1.1施工工序原因

一般情況下混凝土結構物一般需要先支模，后綁鋼筋，再進行混凝土的澆筑，大型的水工結構物混凝土澆筑需要分幾次進行澆筑，每次澆筑的混凝土量是需要控制的。在澆筑混凝土過程中，當澆筑完一次混凝土后，第二次再進行混凝土的澆筑時需要考慮時間因素，兩次澆筑的時間不能間隔太長，如果兩次澆筑的時間間隔太長，會使配制好的混凝土中水分損失，對混凝土的坍落度影響較大，會造成后期澆筑后混凝土產生不規則的裂縫；部分現場施工人員直接在混凝土中加水，又會影響配制好的混凝土的性質。澆筑完后需對混凝土進行養護，然后進行模板拆除，但施工時，會出現拆模過早，而導致混凝土結構達不到設計標準，不能滿足各種荷載組合，從而導致裂縫的產生。

1.1.2澆筑振搗原因

混凝土的澆筑和振搗應該是一個有計劃的過程，錯誤的澆筑和振搗方式將造成混凝土表面產生表面浮漿現象，有些更為嚴重的則會產生混凝土的分層甚至是離析現象，慢慢的就會有可能導致混凝土的開裂，產生裂縫后混凝土中的砂漿則會往低處進行流動，慢慢的就會造成材料的分布不均勻，最終導致混凝土在結構交界面處產生裂縫。

1.1.3養護不當原因

水工結構物因養護不當產生的裂縫非常多，現場養護不當是造成混凝土收縮開裂最主要的原因之一。混凝土澆筑完成后就需要進行后期養護，混凝土表面如果比較干燥，則會造成混凝土表面和內部的水分容易迅速蒸發，從而造成混凝土表面和內部產生大量的收縮，造成裂縫。

1.2混凝土自身的因素

水工結構物由于混凝土自身原因造成的裂縫，大致可以分為混凝土的收縮、水泥的水化熱以及混凝土所用材料的影響這三大類，具體每個類型具體的原因如下所述。

1.2.1混凝土的收縮

混凝土的收縮可以分成以下幾大類型，一個是干燥收縮、溫度收縮、碳化收縮等。混凝土在凝固過程中，將會受到其它的各種力的綜合作用。收縮就會產生變形，變形過大就會導致混凝土開裂。

1.2.2水泥的水化熱

大體積的水工結構物在澆筑過程中會產生大量的熱量，這種熱量主要是由于水化原因產生的，由于大體積的水工結構物本身體積太大，產生的大量熱量無法及時排出，另外由于混凝土本身也是一種不良的熱傳導體，因此在水化過程中產生大量的熱量是無法快速的擴散出去。根據相關統計資料說明，水化熱會在水工結構內部產生25度左右的溫度，甚至是更高的溫度。由于在混凝土澆筑前期，水工結構物的彈性模量較低，對水泥水化熱產生的巨大溫差效應的約束并不明顯，因此產生的溫度應力達不到產生裂縫的程度，但是隨著混凝土彈性模量的增大，對混凝土內部約束愈來愈大，就會產生相當大的拉應力，最終出現溫度裂縫。

1.2.3混凝土所用材料的影響

混凝土的原材料主要有水泥，石頭和外加劑，這三種材料是影響水工結構物開裂的重要因素。

水泥的種類對干縮值影響很大，采用礦渣硅酸鹽水泥比普通硅酸鹽水泥收縮值大25%左右。水泥的細度對干縮值影響也很大，水泥越粗，則越不容易開裂。

混凝土中碎石粒徑的大小也直接影響著水工混凝土結構物是否開裂，粒徑越小越均勻，結構物產生裂縫的可能性就越小，粒徑越大產生裂縫的可能就越大。

在實際工作中，為了滿足特殊功能，需要在混凝土內添加外加劑，比如說早強劑，膨脹劑等，這些外加劑都具有某些特殊的功能，但是為了滿足這些特殊的功能需要付出的代價比較大，平時我們的養護需要注意的問題也比較多。若養護不到位很容易產生各種類型的裂縫。

1.3結構設計及荷載因素

在實際運行中，混凝土結構超設計標準運行，造成混凝土構件內部被破壞，或者在設計之處，荷載考慮不當或者未能充分考慮配筋布置和鋼筋用量等問題，造成結構強度不夠或超筋破壞問題。

2.水工大體積混凝土溫控防裂措施

2.1合理安排混凝土施工進度和工序

施工進度和工序直接影響到最終的混凝土質量，應該充分認識到進度和工序對混凝土質量的重要性，我們應該遵守以下基本原則：

（1）遵守設計的施工步驟，按圖施工，不越圖施工，應根據不同結構物進行施工工序的調整，不照搬已有的施工方案。

（2）分次澆筑的時間應把握好，在澆筑間歇期間應控制兩側的混凝土水分，保持其水分不丟失，以控制其最佳的配合比。

（3）施工工序和進度應充分考慮天氣原因，天氣過冷或者是過熱應采取措施防止裂縫的產生。

2.2加強施工過程混凝土澆筑和振搗

（1）為防止混凝土發生離析現象，吊頭口自由落地的高度不得超過2米，若澆筑高度超過3米應采取溜管和串桶的措施。

（2）澆筑過程中應分段分層連續進行，分段的方法有豎直分段和斜向分段，每一層的澆筑高度應根據實際澆筑設備和人員確定。

（3）當使用插入式振搗器進行振動時，應保持快插慢拔的方式進行，重點要均勻的排列，做到不遺漏順序進行。振動器使用時，振搗器距離模板不應大于振搗器作用半徑的0.5倍，且不宜緊靠模板。

（4）澆筑混凝土應連續進行。若必須間歇，時間應盡量的短，若時間超過兩個小時，應按施工縫進行處理。

（5）澆筑過程中應時刻記得觀察鋼筋、預留洞、預埋件的情況，發現問題應在混凝土初凝完成前處理好，以免初凝完成后無法處理。

2.3埋設冷卻水管

在混凝土內部通過埋設冷卻的水管，同時在水管內部通冷水，通過在混凝土內部采用連續流動的冷水來降低內部的溫度，最終達到減小內外部的溫差，預防裂縫的產生。

2.4加強混凝土養護

混凝土的養護包括自然養護和蒸汽養護。一般情況下都是采用的是自然養護方法，有條件的情況下可以采用蒸汽養護。

混凝土的自然養護大致可以分為除去表面覆蓋物養護和帶模養護兩大類，在帶模養護期間，應采取帶模包裹、澆水等基本的措施進行養護，保證不干燥。在混凝土澆筑后48小時左右可以稍微松開點模板，這種方法可以保證拆模較為順利，最后再繼續灑水養護至規定齡期。

3.結束語

本文在分析了水工結構大體積混凝土裂縫形成的原因，同時考慮了針對裂縫產生原因的控制措施，討論了裂縫成因以及裂縫控制措施，對實際的工程具有一定的參考意義。