水工涵閘混凝土結構裂縫成因及預防措施研究

梁士達

摘? ? 要：混凝土是建筑工程實際施工過程中最常用的結構材料，但是使用混凝土材料的時候經常會出現混凝土結構裂縫現象，現在混凝土結構裂縫情況的種類越來越多，如果不及時處理的話就會給整個建筑帶來影響，嚴重的時候還會導致整個建筑倒塌的重大質量事故。本文通過分析水工涵閘混凝土結構出現裂縫原因，找出一些能夠防止出現裂縫的方法，希望能夠給以后的工程質量帶來更多的保障。

關鍵詞：水工涵閘;混凝土結構裂縫成因;預防措施

1? 引言

水閘和地涵是平原地區常見的水工建筑物，水工涵閘的裂縫發生的主要部位在底板和墩墻上。水工涵閘工程混凝土一旦產生裂縫，將使水工建筑物產生滲漏，滲漏的結果，一方面在壓力水作用下使裂縫逐步擴寬和發展;另一方面加速混凝土碳化。這些混凝土裂縫直接影響混凝土結構物的結構強度和整體穩定性。只有深入分析水工構筑物裂縫形式與原因，提出控制措，才能保證水工構筑物的安全，提高其使用壽命。

2? 水工涵閘混凝土結構裂縫的危害

2.1? 裂縫影響結構整體性

一旦水工涵閘混凝土結構出現貫穿性的裂縫，則很難對其進行修復。出現的裂縫越寬，對整體結構的危害就越大，嚴重時還會導致表層混凝土的脫落，對結構的整體性帶來非常嚴重的影響。剪切裂縫通常發生于支座部位以及承載力較大的部位，這一裂縫的出現會對剪應力的傳遞造成極大的影響，從而給結構的安全性帶來嚴重的危害。

2.2? 裂縫影響結構耐久性

現如今，很多相關方面的標準與規范都將限制裂縫的寬度來作為一種耐久性指標。為了使建筑混凝土結構的整體耐久性以及美觀程度得到有效的提升，很多國家的規范及標準中，都對裂縫的寬度進行了一定的限制。如果混凝土結構出現比較寬的裂縫，且內部存在水分及氧氣的話，就會對混凝土結構內的鋼筋造成嚴重的影響，使其出現“環蝕”現象，嚴重影響結構的耐久性。鋼筋斷面的銹蝕發展要比普通銹蝕快很多，特別是在預應力混凝土結構中，鋼筋銹蝕所帶來的危害更高。由于單根鋼絲的斷面比較小，而高強度的鋼筋變形性能較差，很容易出現突然斷裂，大大提高鋼筋銹蝕現象的發生概率，給結構整體耐久性帶來極大的危害。

3? 水工涵閘混凝土結構裂縫成因

3.1? 水化熱

水泥遇水會發生大量的水化熱量，而混凝土的導熱性能較差，導致了大量熱量集聚在混凝土的內部，混凝土溫度升高。由于混凝土內外條件的不同，散熱情況有所差異，外部散熱快，內部散熱慢，受物體熱脹冷縮特性和外部約束條件的影響，混凝土內外會產生溫度應力，外拉內壓，當溫度應力超過混凝土的承受極限時，其表面就會有溫度裂縫的產生。

3.2? 混凝土收縮

混凝土在膠結硬化的過程中會散發一定的水分，混凝土失水必然導致其體積收縮，如混凝土收縮受到內外約束力的作用，就會導致其自身開裂。混凝土縮水收縮過程一般是可逆的，在實際計算溫度裂縫的過程中，常講混凝土收縮值等量替換為相對應的溫度值，也就是“收縮當量溫差”。混凝土水化作用也會產生自收縮，自身收縮值較小，但其與溫度收縮、縮水收縮、塑性收縮等相疊加就會加速混凝土開裂的速率。

4? 水工涵閘混凝土結構裂縫預防措施

4.1? 控制施工時候的混凝土材料的使用

在施工時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? 降低混凝土溫度

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。

4.3? 減小外部約束

當水工涵閘建筑在堅硬的基巖上時，堅硬的基巖將約束水工涵閘的底板混凝土變形的發展，在底板上就有可能產生貫穿性的裂縫。水工建筑物基礎開挖規范要求建基面開挖偏差不超過20cm。但由于爆區兩側及后排受到夾制作用，或巖性不均一，開挖出的巖基面一般都會有局部起伏，在巖基面局部起伏處，會引起壩底應力集中，在壩塊因溫度變化而膨脹或收縮時又增加了約束作用。因此，有些國家規定，巖基面的局部起伏度不超0.5m，在我國規范中對此尚無明確規定。對巖基面應盡量要求開挖平整，其局部起伏度以不超過0.5m～0.8m為宜，否則應用混凝土把凹坑填平或局部加用鋼筋并進行處理。

4.4? 控制混凝土澆筑時間

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。

4.5? 設置后澆帶

留置間距首先要考慮能有效削減溫度收縮應力，其次為方便施工要考慮與施工縫重合。通過計算與工程實踐經驗，在正常施工條件下，每區段間距取20m～30m，有時還可更小一些，即可保證后澆帶劃分區段中的混凝土可自由伸縮，有效防止裂縫出現。后澆帶的寬度理論上而言只需1cm已足夠保證溫度收縮變形，但考慮施工方便，避免應力集中，一般寬度應在70cm～100cm之間，工程實踐中大多采用100cm。混凝土后澆帶施工時應重點注意以下問題：防止外界水侵入;防止雜物落入后澆帶清理困難，為防止雜物落入后澆帶中，在主體混凝土澆筑完成后，拆除后澆帶中的模板并清理出后澆帶，然后密封;防止后澆帶部位軟基土體上拱;防止混凝土施工縫滲水。

4.6? 施加鋼筋預壓應力

混凝土的抗拉能力非常弱，因此需要采用鋼筋來代替混凝土承受拉力。不過混凝土的極限拉應變也非常小，每米只能拉伸0.1到0.15mm，在拉伸的話就會導致裂縫現象的發生。要想使鋼筋混凝土結構在實際運行階段不出現開裂問題，那么鋼筋的拉應力應當在20MPa～30MPa之間;如果允許裂縫寬度在0.2mm～0.25mm以內的開裂，那么鋼筋的拉應力應當在150MPa～250MPa左右。

4.7? 混凝土養護技術

混凝土養護能夠保證混凝土強度達到設計目標，其他方面的性能也會得到保障，及時有效的養護是防止混凝土縮水開裂的重要手段。混凝土澆筑施工結束后，要在12h～18h內進行灑水保濕和表層保溫，養護時間≥14d，視混凝土品種和澆筑部位的重要性適時調整。

5? 結語

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。

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