關于水利工程混凝土裂縫相關問題之剖析

【摘要】裂縫是水利建筑物混凝土結構中普遍存在的一種現象。它的出現不僅會降低水利建筑物的抗滲能力，影響水利建物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，低材料的耐久性，影響水利建筑物的承載能力。對此，本文就以此問題展開探討，以供借鑒！

【關鍵詞】水利工程；混凝土裂縫；控制

前言

水利工程質量問題中，混凝土裂縫現象則更為突出，因此必須十分重視混凝土裂縫成因的分析及預防。應該指出的是混凝土中有些裂縫是很難避免的，例如普通鋼筋混凝土受彎構件，在30%～40% 設計荷載作用下就可能開裂；而受拉構件開裂時的鋼筋應力僅為鋼筋設計應力的7%～10%。工程實際中除了荷載作用造成的的裂縫外，更多的是混凝土收縮、溫度變形和不均勻沉降等導致開裂。雖然有些裂縫對使用無多大危害，但在實際施工中仍有必要對其進行有效控制，特別是避免有害裂縫的產生。

一、混凝土裂縫的種類分析

按裂縫寬度劃分：宏觀裂縫和微觀裂縫。

按裂縫方向劃分：水平裂縫、垂直裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫以及放射狀裂縫等。

按裂縫深度劃分：貫穿裂縫、深層裂縫、表面裂縫。

按裂縫產生原因劃分：由外荷載引起的裂縫、由變形引起的裂縫、由施工操作引起的裂縫。

二、混凝土裂縫的危害分析

1、影響結構整體性

水利工程混凝土裂縫是混凝土結構的嚴重病害，貫穿裂縫和深層裂縫會破壞結構的整體性，改變混凝土的受力條件，從而使局部甚至整體結構有發生破壞的可能，嚴重影響建筑物的質量。剪切裂縫多發生在支座或者較大集中荷載附近，早期溫度裂縫直接影響鋼筋混凝土構件的完整性。當結構出現貫穿性裂縫時，要恢復結構的整體性就非常困難。

2、縮短結構耐久性

混凝土耐久性主要指抗滲性、抗凍性、抗侵蝕性及碳化性能。當結構處于冰點以下環境時，混凝土發生凍融破壞的最顯著的特征是表面剝落，嚴重時可露出石子。混凝土的堿—集料反應可引起混凝土的膨脹、開裂，甚至破壞。當混凝土結構處在有侵蝕性介質作用的環境時，會引起水泥石發生一系列化學、物理與物化變化，而逐步受到侵蝕，嚴重的使水泥石強度降低，以至破壞。鋼筋的銹蝕表現為鋼筋在外部介質作用下發生電化反應，逐步生成氫氧化鐵，即鐵銹，造成混凝土順筋裂縫，從而成為腐蝕介質滲入鋼筋的通道，加快結構的損壞。

3、致使結構使用功能失常

對堆石壩混凝土面板，由于外部環境產生的早期溫度裂縫通常貫穿于整個截面厚度，從而造成滲漏。對擋水建筑物而言說，裂縫滲漏水會嚴重影響建筑物的使用功能，雖然水量的損失本身并不嚴重，但裂縫的存在往往會限制蓄水位。

三、水利工程混凝土裂縫問題分析

1、砼的配合比的選擇

施工所用的配合比是經過室內試驗后取得的，水泥摻量為280-330 kg/m3之間，符合泵送砼要求，施工中使用的大同普硅525#水泥從多年的使用和檢測結果看，該廠家水泥的強度、安定性等方面是穩定和良好的。已澆完砼共取樣312組，檢測結果為全部合格，平均強度為 31Mpa，在現場及有關單位進行的回彈儀無損檢測結果也是理想的，強度為32-33MPa。另外，分析砼裂縫形狀、規律和水泥摻量大的所產生的裂縫形狀、尺寸、規律也不相符，可以判斷：裂縫的產生與配合比無直接關系。

2、砼的澆筑方式

在施工中，4#洞的全斷面砼襯砌是由2#拌合站供料的，砼攪拌車運料，運距0.5km，到現場后，由砼泵輸送進倉號，（每塊間隔3天左右），施工中每個澆筑段施工縫均設橡膠止水和鋪設復合型泡沬板，從澆筑方式和間隔時間對照裂縫進行分析認為：砼的澆筑方式于裂縫沒有直接影響的關系。

3、地下洞室的基本恒溫對施工有利

洞內溫度除受季節產生的緩慢變化影響外，一定時段內基本處于恒溫狀態，從澆筑時溫測結果看，5-9月份洞內溫度基本在12-18℃之間，到了10月份也多穩定在8-10 ℃之間，洞內溫度無驟降變化，8月份洞內日溫溫差也較小，洞內基本穩定的溫度對砼的施工是有利的。

4、骨料成分不會導致裂縫產生

人工骨料是采用二級站開挖巖石經破碎生產的，因二級站巖石基本上為巖，含有的能與水泥活性物質引起堿性反應的成分較少，砂采用天然河砂，內含少量石英、長石等也不會與水泥發生較嚴重的堿反應以致形成裂縫。

5、澆筑溫度

水工建筑結構件隨著溫度的變化而產生變形，即通常所說的熱脹冷縮。當變形受到約束時，便產生了裂縫，約束的程度越大，裂縫就越寬。出現裂縫多的季節是在夏季6-7月份。骨料經過水噴淋降溫，溫度一般在17℃-22℃之間，最高溫度 24℃，水泥儲存在庫內，溫度一般18℃-35℃之間，砼出機溫度在21℃-29℃之間，倉面砼溫度一般為21℃-29℃，根據當時的施工情況和有關規范，對澆筑塊溫度應力進行過計算，計算結果表明砼塊體所受的溫度應力處于臨界狀態，應是導致砼裂縫產生的主要原因之一。

四、水利工程混凝土裂縫的防治措施和手段分析

1、混凝土配合比的優化設計

摻入粉煤灰，選擇減水劑，保證泵送流動度。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。

2、原材料的選擇

砂料細度模數控制在2.4以上，含泥量控制在1%內。碎石針片狀控制在10%以內，含泥量控制在1%內，盡可能使用低水熱化水泥，控制原材料的質量不使混凝土產生收縮。

3、施工安排

混凝土的澆筑盡可能避開高溫、曝曬、多風、降溫的天氣，若需要上述條件下施工時必須有相應遮擋、保溫措施。

4、混凝土內部的溫度控制

大體積混凝土內部埋設熱電耦測溫，掌握混凝土內部的溫升變化及內部最高溫度的發生時間，通過蓄熱保溫使混凝土內外溫差控制在25℃以內。常采用兩層農膜加干鋪兩層草袋的做法。

5、混凝土的養護和表面保護

良好的養護可使混凝土保持或接近飽和狀態，水化作用速度最大，也是控制混凝土裂縫發生的措施之一，一般保溫、保濕養護不得少于14d。

五、結語

綜上所述，在水利工程建設施工過程中，混凝土裂縫是一種經常出現的工程問題，嚴重影響了水利工程的建設施工質量。對混凝土裂縫問題的產生原因及其防治措施進行詳細的分析與研究，可以有效的增加混凝土的承載力，延長其使用時間，提高水利工程的整體質量。

參考文獻：

[1] 混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].GB50204-2002.