水工涵閘混凝土結構裂縫成因及預防措施研究

周友勛 廣州市宏濤水務勘測設計有限公司

在工程施工的時候最容易出現裂縫的地方就是在水工涵閘混凝土結構的底板處和墩墻處。水工涵閘混凝土結構出現裂縫之后就會影響整個施工的質量，所以在施工的時候為了避免出現這種現象就需要在施工的時候提前做好預防措施。

1.水工涵閘混凝土結構

水工涵閘混凝土結構出現裂縫的原因有以下幾種：（1）建筑結構設計不合理；（2）混凝土溫度變化引起的裂縫；（3）施工質量不合格；（4）超載使用。如圖所示是墩墻容易出現裂縫的示意圖（圖1）。

圖1

在實際施工的時候，如果施工不當水工涵閘就會出現“棗核形”的裂縫，裂縫一般會從混凝土的表面向混凝土的內部進行延伸，最后會變成非常大的裂縫。因為水工涵閘墩墻的位置比較窄，所以非常容易出現裂縫現象，裂縫一旦出現就非常容易影響整個墩墻，建筑澆筑的時候是最容易出現裂縫的時候，裂縫的寬度也和環境溫度有著非常大的關系，越冷的時候裂縫就出現的越大。

2.水工涵閘混凝土結構出現裂縫的危害

2.1 水工涵閘混凝土結構出現裂縫會影響整個結構

如果在施工的時候水工涵閘出現裂縫就會影響整個結構的整體性，裂縫過大的時候混凝土還會出現脫落現象。一般在水工涵閘支座的地方和承載力比較大的地方容易出現剪切裂縫，剪切裂縫會影響整體結構的剪應力。

2.2 水工涵閘混凝土結構出現裂縫會影響結構功能正常使用

水工涵閘混凝土出現裂縫的原因還有可能是因為溫度的變化，如果出現裂縫的建筑物是擋水的建筑物，那么就會影響擋水性能的使用，蓄水位也會隨之受到影響。

2.3 水工涵閘混凝土結構出現裂縫會影響整個結構的使用壽命

水工涵閘混凝土結構出現裂縫還會影響整個結構的使用壽命，因為裂縫的寬度能夠作為檢測結構耐久度的標準。如果水工涵閘混凝土結構出現的裂縫比較寬說明結構里面有水分和氧氣存在，這個時候結構的鋼筋就會受到影響，最終影響整個結構的耐久性。裂縫現象嚴重的時候還會讓鋼筋出現變形狀況，這個時候鋼筋就會出現斷裂影響整體結構的使用壽命。

3.水工涵閘墩墻混凝土結構裂縫產生的原因

3.1 水化熱引起的水工涵閘墩墻混凝土結構出現裂縫

水工涵閘墩墻混凝土攪拌完成之后會出現很多的熱量，這些熱量不能很快散出去，就會有大量的熱量在混凝土里面。混凝土散熱的時候會存有比較大的差異，外部散熱速度要比內部快，并且在散熱的時候還會產生溫度應力，如果產生的溫度應力超過混凝土承受力度的時候就會出現裂縫。

3.2 混凝土環境和澆筑的溫度引起的水工涵閘墩墻混凝土結構出現裂縫

在水工涵閘墩墻施工的時候有時會受到環境和溫度的影響，外界溫度高的時候會影響建筑物的澆筑，這個時候也會出現混凝土結構裂縫現象。

3.3 約束條件引起的水工涵閘墩墻混凝土結構出現裂縫

水工涵閘墩墻混凝土結構施工的時候混凝土閘墩受到約束力影響之后就會產生壓應力，壓應力出現的時候就會出現溫度應力，當兩種應力一同存在的時候就會出現裂縫現象。

3.4 混凝土收縮引起的水工涵閘墩墻混凝土結構出現裂縫

水工涵閘混凝土結構澆筑之后的凝固環節會出現水分散發現象，當散發的時候結構里面的水分就會慢慢的流失，全部流失之后混凝土結構就會收縮，在收縮的時候會受到約束力的影響出現裂縫現象。

4.預防水工涵閘混凝土結構出現裂縫的措施

4.1 控制施工時候的混凝土材料的使用

在施工的時候需要合理選擇水泥材料，盡量選擇熱量低的進行施工。除了水泥之外施工中需要最多的就是粗骨料，在選擇的時候需要選擇熱學性能好的粗骨料，只要選擇好水泥和粗骨料才能在施工的時候控制混凝土的溫度，減少裂縫現象出現。

4.2 控制混凝土澆筑的時間

在進行混凝土澆筑的時候需要注意不要選擇在高溫季節下進行操作。因為混凝土在凝固的時候需要向外界散發熱量，如果在高溫季節的時候進行澆筑內部的熱量很難散發出去，影響整個混凝土的降溫，嚴重的時候還會影響凝固的效果，這個時候也會出現裂縫，所以在澆筑的時候一定要避開高溫季節澆筑。

4.3 增加鋼筋里面的預壓應力

混凝土本身的抗拉能力非常差，需要借助鋼筋的幫助來承受這些拉力，混凝土在拉伸的時候就會出現裂縫，要想解決裂縫問題就需要提高鋼筋的拉應力。

4.4 降低混凝土的溫度

在水工涵閘混凝土結構使用的時候要想解決因溫度過高出現的裂縫現象就需要在使用混凝土的時候加快其散熱速度，降低混凝土的溫度。降低混凝土溫度可以從以下幾個方面下手：（1）在調配混凝土的時候使用溫度低的水來進行調和；（2）骨料在使用之間進行預冷處理；（3）在運輸混凝土的時候注意保護，避免在運輸的時候吸收一定的熱量；（4）在攪拌混凝土的時候加一些冰屑，這樣就能降低混凝土的溫度。

4.5 其他預防裂縫的措施

除上述方法之外還可以在施工的時候設置混凝土澆帶處理，在混凝土攪拌的時候摻雜MgO等方式來進行處理，需要注意的時候在選擇防裂措施的時候要根據現場的情況和天氣等條件，選擇合理的防裂組合方式，這樣才能最大程度的防止水工涵閘混凝土結構出現裂縫現象。

5.工程應用模擬

5.1 工程概況

廣州市白云區主要在廣州市老城區的北面，該排澇站改建工程位于白云區石門街，主要建設項目包括：改建部分主要工程分泵房、引水段、出水渠道、配電房四部分組成。工程所在地的氣溫屬于典型的南亞熱帶海洋性季風氣候區，夏季濕熱多雨、冬季陽光溫和。因為施工的時候經常會出現多雨潮濕的現象，所以在施工的時候需要按照實際情況及時進行調整施工方案，這樣才能及時的做好水工涵閘混凝土結構裂縫的預防措施，減少裂縫出現的現象，讓建筑施工的時候能夠不影響其整體的質量。

5.2 計算模型

如圖2是計算網絡圖。

圖2

5.3 結果分析

如圖3、4是兩種情況的特征點溫度歷時變化曲線圖。

圖3

圖4

圖3是為埋設冷卻物質的溫度歷時曲線；圖4是埋設冷卻物質的溫度歷時曲線，根據數據分析能夠知道混凝土里面添加預埋物質能夠有效的改善墩墻的應力，但是在前期的時候因為拉應力的影響所以更需要冷卻物質來進行控制，這樣溫度就會開始慢慢的降下來，減少出現內部裂縫的現象，不出現裂縫現象就不會影響整個澆筑的總體質量。

6.結束語

在水工薄壁結構混凝土工程里面最重要的一個工程就是水工涵閘，水工涵閘混凝土結構澆筑工程是一個非常復雜的工程。但是如果在施工的時候不仔細注意就非常出現裂縫現象，所以我們在平時施工的時候一定要重視裂縫問題，出現裂縫情況的時候及時分析其原因，找出最快控制裂縫產生的辦法，保證施工的質量。在未來技術更加發達的時候還可以使用計算機技術來制定一些科學、合理的預防出現裂縫的措施，讓防裂技術的道路越走越長。