雷州市水利工程混凝土裂縫的監理防控

陳朝星

摘 要：裂縫是水利施工的常見問題之一，對水利工程的建筑質量造成很大影響，縮短了水利工程施工年限，必須及時采取促使進行防范。混凝土是由砂石骨料、水泥、水等多種外加材料混合制成的建筑使用材料。由于施工方法不正確，和混凝土自身變形等問題的作用，產生了混凝土混凝裂縫，雖然裂縫細小，但是卻對混凝土結構承重、防滲等功能產生了影響。尤其受到荷載、溫差等作用之后，很多有些細小裂縫開始擴展和連通，最終產生較嚴重的宏觀裂縫，這些裂縫已成為影響水利工程施工中的常見工程病害，容易腐蝕混凝土中的鋼筋材料，降低鋼筋混凝土結構承載力，嚴重時，還會嚴重影響結構的安全和壽命，因此進行水利施工時，必須加強混凝土裂縫控制，按照規范方法施工，同時必須采取有效措施進行防治。下面本人結合已經完工的雷州市南渡河水閘工程的施工監理，談一下水工混凝土裂縫的監理防控。

關鍵詞：混凝土；裂縫；監理；控制

一、混凝土裂縫的類型

造成混凝土裂縫的原因很多，可以將其劃分成分為混凝土內部因素和外部因素兩種類型。溫度應力、約束收縮應力、堿活性反應等是影響內部因素主要原因，地基沉降和外荷載是影響外部因素主要原因。經過分析發現，混凝土裂縫是多種因素共同作用的結果。

二、水工混凝土可能產生的裂縫成因簡析

（一）溫度應力裂縫

溫度應力裂縫的產生原因較復雜，通常在混凝土澆筑完成后，水泥會與水反應產生水化熱，導致混凝土墻體局部溫度升高，在外界氣溫不斷變化的影響下，導致相鄰混凝土造成溫差，由此產生很大溫差應力，當溫度應力大于混凝土拉強度時，就會產生溫度應力裂縫。

（二）收縮應力裂縫

水利建筑物的結構混凝土施工經常分二期或多期進行澆筑，如雷州市南渡河水閘的混凝土均分為兩期進行澆筑，底板為一期，閘墩、邊墩等為二期。一期表示將混凝土澆筑在軟基上，借助自由伸縮或變形完成施工，此種施工不會出現裂縫，但進行二期邊墩中墩澆筑時，一期底板已澆筑一段時間，溫度已降到平均氣溫，強度也增長較快，閘墩砼收縮時因受一期澆筑底板的約束產生拉應力，當超過拉應力極限時將導致墻體混凝土開裂。

（三）堿集料反應

混凝土中的堿與環境中的堿以及混凝土集料中的堿活物質，在混凝土固化后產生緩慢化學反應，反應產生的生膠凝物質。會在吸收水分后發生膨脹，導致混凝土開始從內向外延伸，并產生開裂或損毀，此種現象稱之為堿集料反應。

（四）沉降作用和外荷載裂縫

沉降裂縫主要是由于建筑物座落的地基強度不均勻而造成沉降不均，由此造成建筑物部分結構受剪切，當剪切力超過混凝土的極限抗剪強度所致；建筑物地基處理是防止沉降裂縫的主要手段，如果在施工過程中，軟弱地基不符合施工要求，必須對其進行處理，達到要求并驗收合格后，才能進行其他的施工。

外荷載裂縫，顧名思義，此種裂縫是由外部荷載引起的，在輸水工程箱涵結構中，由于外荷載相對較小，一般不會引起裂縫。需要指出的是，混凝土產生裂縫可能不是一種原因造成，而可能是兩種或多種因素共同作用的結果。

三、混凝土裂縫的監理控制要點

（一）配合比及溫控措施的審核

監理要求施工單位在實施混凝土配合比設計時，必須在混凝土工作性能良好的情況下，降低混凝土單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設計原則，生產出高強度、高韌性、低熱和高極拉值的混凝土。在施工前，要求承包人根據施工圖紙所示的建筑物分縫、分塊尺寸、混凝土允許最高溫度及有關溫度控制要求，編制詳細的溫度控制措施，作為專項列入混凝土施工措施計劃，報經監理審批。

（二）澆筑溫度和最高溫升的控制

要求混凝土的澆筑溫度和最高溫升均應滿足規范規定，混凝土的入倉溫度不高于28℃，并要求承包人通過試驗建立起混凝土出機口溫度和現場澆筑溫度變化關系，減少混凝土運輸及卸料時間，而且運輸混凝土的時候，必須對其進行遮蓋，并不斷進行攪拌，避免混凝土凝固。進行施工時，還要加快覆蓋速度，縮短混凝土暴露時間提高施工質量。

采取措施降低混凝土入倉溫度。由于水利施工時間較長，而且絕大多數工程在夏季進行施工，在南渡河水閘工程中，監理要求在事先對骨料和水泥等做好預冷防熱措施、搭設涼棚等處理，降低施工用水溫度。

合理安排澆筑時間和施工組織，盡量多在春、秋季進展，夏季最好在夜間澆筑，減少在混凝土升溫造成的質量影響。重要部位安排在低溫季節、低溫時段澆筑，以降低混凝土入倉溫度，避免出現溫度裂縫；控制進入攪拌站的水泥時，盡量將其溫度控制在60℃以下，不能直接將水泥廠出爐水泥拌制混凝土。在夏季施工時，要采取一定的防護措施，避免混凝土表面受氣溫影響而先于內部硬化。而冬季要提高混凝土澆筑溫度，澆筑溫度最好不低于10℃。

（三）新舊混凝土溫差造成的溫度應力控制

二期混凝土澆筑時，盡可能使二期混凝土的澆筑溫度與老混凝土的溫差不大于 15℃，以減少溫差造成的溫度應力。

（四）材料控制

監理要求承包人采取措施從材料方面入手降低混凝土的水化熱溫升。在本工程中，監理要求施工單位選用水化熱低的水泥，選用低堿含量或無堿含量的外加劑；減少水泥用量，在規范允許的情況下，主體結構混凝土采用雙摻技術，粉煤灰摻量不超過20%，磨細礦渣摻量控制在30%以內，為保證摻和料的質量符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005和《用于水泥和砼中的強化高爐礦渣粉》GB/T18046-2000的規定，監理重點檢查了摻和料試驗報告和出廠合格證。

（五）控制澆筑層間歇時間

為減小先澆筑的底板對后澆筑的邊墩的約束力，兩期砼澆筑間歇時間應控制在7天以內，最多不超過15天。在高溫季節，在有條件部位采用了表面流水冷卻的方法進行散熱。

（六）堿含量及堿活性骨料的控制

混凝土中堿含量的控制對混凝土裂縫的防控乃至保證混凝土的強度具有重要意義，一旦混凝土發生堿集料反應，對混凝土將產生結構性的破壞。監理的控制措施主要包括使用非活性集料、使用低堿水泥以及限制混凝土的總堿量。骨料料源必須進行堿活性成分含量試驗，未經專門論證，不得使用堿性骨料。使用低堿水泥可以將混凝土的總堿量控制在一定水平，防止了堿集料反應破壞現象產生，人們通常將低堿水泥表示為堿含量低于0.6%水泥重量的水泥稱之為低堿性水泥。

混凝土堿含量的計算方法按照《水工混凝土施工規范》（DLT5144-2001）的規定進行1：

1）中熱水泥混凝土堿含量：

混凝土堿含量（kg/m3）=中熱水泥堿含量（%）×水泥用量（kg/m3）+0.2×粉煤灰堿含量（%）×粉煤灰用量（kg/m3）+外加劑中堿含量（%）×外加劑用量（kg/m3）

2）低熱水泥混凝土堿含量：

混凝土堿含量（kg/m3）=低熱水泥熟料中堿含量（%）×水泥熟料用量（kg/m3）+0.5×礦渣中堿含量（%）×礦渣用量（kg/m3）+0.2×粉煤灰堿含量（%）×粉煤灰用量（kg/m3） +外加劑中堿含量（%）×外加劑用量（kg/m3）

計算出的混凝土堿含量必須符合《混凝土堿含量限值標準CECS53∶93》表1的規定：

砂石骨料的堿活性采用《砂石堿活性快速試驗方法》CECS48-93中載明的方法進行測定。

在本工程中，施工單位按照監理的要求使用了低堿含量的水泥、采用了非堿活性骨料，根據《預防混凝土工程堿集料反應技術管理規定》，監理對施工單位上報的混凝土堿含量計算書進行了審核，審核的結果符合《預防混凝土工程堿集料反應技術管理規定DBJ01-95-2005》的規定，混凝土的堿集料反應得到了有效的控制。

（七）正確進行混凝土拌和物的振搗

之所以要做好振搗工作，是因為一方面，當鋼筋混凝土在環境較差區域施工時，例如：侵蝕性水，由于混凝土表面保護層的厚度一定，所以如果混凝土密實性不能得到保證，環境中的氯離子等就會溶于水中，導致使混凝土內部鋼筋生銹，產生氧化鐵。由于氧化鐵體積比原來金屬體積大，所以鐵銹體積迅速膨脹，對周圍混凝土產生擠壓，使混凝土脹裂。另一方面，正確的振搗是保證混凝土強度的必要條件之一，強度有了保證，對混凝土裂縫的預防也就有了相應的保證。具體在振搗時，振搗棒應垂直插入混凝土，振搗距離為振搗器有效半徑的1.5倍，插入下層混凝土5～10cm，離開模板距離為振搗棒有效半徑的1/2，一次振搗完成后振搗棒應緩慢拔出，使用振搗棒時，不能用振搗棒橫拖趕動混凝土拌和物，即嚴禁以振搗代替平倉，否則必然造成離下料口遠處砂漿過多而開裂。

（八）加強溫度監測

盡量控制混凝土內外溫差不過大。根據以往工程的溫控經驗，當混凝土強度較低時，混凝土內外溫差如超過25℃，則很可能會造成溫度裂縫，所以必須做好混凝土溫度監測工作。根據澆筑倉段布設觀測斷面，根據結構厚度不同，布置不同數量的溫度檢測設備，從混凝土開始澆筑即開始進行監測，根據溫度監測情況調整混凝土溫控、保溫措施。在混凝土澆筑之后，避免曝曬，緩緩降溫，充分發揮混凝土徐變的特性，降低產生的溫度應力。在本工程中，南渡河水閘底板在冬季施工，為保證混凝土施工質量采用暖棚法，棚內生火爐升溫，棚內溫度保持在10℃以上，同時監理要求施工單位在不同的部位布置測溫孔，孔內放置溫度計測量混凝土內部溫度，監測過程中，發現當混凝土內部溫升較大導致內外溫差大時，則要求施工單位采取提高暖棚內氣溫等措施降低混凝土的內外溫差，減小溫度應力。此舉收到了良好的效果。

（九）積極做好混凝土養護作業

混凝土養護工作是預防混凝土表面裂縫的主要方法，針對本地區的氣候特點、混凝土的種類以及建筑物的結構形式，從而決定開始養護時間、澆水養護時間的長短、澆水次數、拆模時間等，做好保溫和保濕。在高溫季節，應在澆筑完畢后立即覆蓋，避免塑性開裂，施工完成后的12h以內，對混凝土進行覆蓋并流水養護；控制混凝土澆水養護時間：粉煤灰混凝土暴露面的潮濕養護時間不得少于21d；在干燥或炎熱條件下，潮濕養護時間不應少于28d。當日平均氣溫低于5℃時，不得澆水。拆模時間應視混凝土內部溫度而定，避開陽光曝曬和有風時間拆模，不能在混凝土溫度高時拆模，尤其不能在混凝土內部溫度最高時拆模后立即澆涼水，以避免混凝土內外溫差過大。冬季拆模后還要注意保溫，避免降溫速率太快。

根據春、秋兩季的氣候特點，混凝土澆筑完成后養護期間很可能遇到寒流，需要采取保溫措施。南渡河水閘閘墩在3月中旬進行了施工，根據天氣預報，澆筑完成后2天內有寒流侵襲，溫度下降幅度較大，而冬季施工的暖棚已經拆除，為保證混凝土和外界溫差在規定的范圍內，監理要求施工單位采取覆蓋巖棉被對閘墩混凝土進行保溫，并派專人負責混凝土的測溫工作，有效進行監控。

（十）增加構造鋼筋

對于砼防裂，在工程中監理還向設計建議通過增加構造鋼筋來增強對砼內部拉應力的約束，減少裂縫的發生與發展。很多建議得到了設計的采納并起到了良好的效果。

總結裂縫是混凝土施工中普遍存在的一種現象，進行水利工程時，裂縫不僅會降低了水利建筑物的抗滲能力，而且會引起鋼筋銹蝕，降低材料的耐久性，減小建筑物承載能力，嚴重時還會縮短工程使用年限。因此，作為監理一方，必須切實履行監理的職責，堅定地要求施工單位在施工中采取各種措施進行預防，保證建筑物和構件可以安全、穩定的工作。在已經完工的南渡河水閘工程中，監理單位通過以上所述混凝土裂縫的各種防控措施，各主要水工建筑物混凝土的抗壓、抗凍、抗滲強度、外觀質量等各個方面均得到了有效的控制，混凝土裂縫的防控效果良好。由此可見，只要對混凝土裂縫發生原因進行認真研究、科學對待，嚴格控制施工過程，就可以將水利工程混凝土裂縫控制在一定范圍內。