浅谈混凝土面板裂缝产生的原因及防治

[摘 要]通过分析混凝土面板坝面板裂缝产生的原因，对混凝土结构性裂缝和非结构性裂缝进行有针对性的防治，确保面板混凝土的施工质量。

[关键词]混凝土；面板裂缝；防治措施

中图分类号：U416.216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0081-01

引言

目前混凝土面板堆石坝与其它坝型相比，具有较高的安全性、可观的经济性和良好的适应性。混凝土面板是面板堆石坝体防渗的主要结构，面板混凝土开裂会降低防渗效果，同时使混凝土内部的钢筋材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土结构的承载力、耐久性和使用寿命，所以提高面板混凝土的抗裂性，防止和减少面板混凝土裂缝的产生，是面板堆石坝建设过程中一个不可忽视的问题。

1.影响混凝土面板裂缝的因素

面板堆石坝混凝土面板发生裂缝的影响因素很多，如水泥的品种和品质，砂石骨科的性质和质量；混凝土配合比中的水灰比和用水量，混凝土中是否掺加粉煤灰以及粉煤灰的品质和用量；混凝土面板的施工季节、温度控制措施、仓面作业工艺、混凝土的浇筑质量，以及养护情况；堆石坝的沉降变形数值及混凝土面板下的垫层约束情况；施工中使用的外加剂的种类和性质等方面都会直接或间接的影响混凝土面板裂缝的发生与发展。

2.面板裂缝的分类

混凝土面板裂缝根据其成因归纳来说主要分两方面： 结构性裂缝和非结构性裂缝。

2.1结构性裂缝

结构性裂缝主要是由于石堆坝面在施工期间水的反向压力和自重等荷载下，产生的水平位移和不均匀沉降，这样就导致了垫层与面板之间形成了空隙，从而改变了堆石坝面板的力学模型，由承压变成支持，从而导致裂缝发生，这是一种在外力作用下形成的裂缝。这种裂缝主要通过坝体施工工艺的控制和坝体的结构设计的优化来进行预防。

结构性裂缝按其出现的位置可分为：

（1）周边缝附行趾板的弯曲性裂缝，不同高度的坝都曾出现，主要由于堆石薄、地基不平整、堆石厚度变化大而引起。

（2）在高坝中由堆石徐变产生的面板脱空趋势形成的裂缝为中央顶部弯曲水平裂缝，这种裂缝距坝顶15cm～20cm，通常出现在高坝中。

（3）由上下游堆石的沉降差引起为中央顶部拉伸性水平裂缝，这种裂缝的位置距坝顶20cm～30cm。

2.2非结构性裂缝

由于混凝土面板在周围环境和自身温度变化等因素产生的收缩变形，就会导致混凝土面板受到收缩变形产生开裂，当面板收缩变形受到内、外约束的限制得不到满足时，在面板内产生拉应力，这种拉应力一旦超过混凝土的极限抗拉强度就会产生裂缝。这种裂缝的产生不仅与收缩变形大小有关，而且与约束的强弱有关。这类裂缝也称为混凝土面板的自身裂缝，主要可分为以下三种类型：

（1） 塑性收缩裂缝

由于混凝土凝固时会蒸发水分和散发热量，这样就会导致一些大体积的混凝土体积收缩。如果混凝土在收缩产生的收缩应力超出混凝土当时的抗拉强度时，就会产生塑性收缩裂缝。

（2） 温差裂缝

温差裂缝是由于混凝土内部和外部之间产生温差所引起的，温差产生的原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。在温度正负交替过程中，混凝土微孔中的水成为结冰或过冷的水，体积膨胀产生冻胀压力，过冷的水迁移产生渗透压力，当两者的附加作用力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就遭受破坏。

温差裂缝主要有三种情况：①水工混凝土在施工初期，产生大量的水化热，内外的温差使其产生裂缝；②混凝土拆模前后，混凝土表面的温度会急速下降，裂缝产生；③由于混凝土内部温度到达极限，但是热量散发慢，而产生温差裂缝。

（3）安定性裂缝

安定性裂缝主要表现为龟裂，混凝土在硬化过程中会产生体积收缩和水分的析出，毛细水会不断上升，当毛细水的通道发展并串联成网状结构时，混凝土表面即产生了微细的网状裂，俗称龟裂。安定性裂缝主要是水泥安定性不合格引起的。

3.面板混凝土的防治措施

（1）结构性裂缝的防治

面板结构性裂缝的防治应采取措施防止面板支撑部分过多的不均匀水平位移和沉降造成垫层和面板之间的脱空。设计时对坝坡的选择以及各项坝料压实指标的选择应考虑面板支撑体的稳定，施工时要严格按照设计要求控制施工质量，待坝体沉降稳定后才可进行面板浇筑。

根据面板的受力特点，受拉区面板宜采用窄型板，并设置张性缝；受压区面板宜采用宽型板，并设置柔性缝。此外，在面板受拉区、压应力较大部位、周边缝等重点部位应布置双层钢筋，提高面板适应变形的能力。

（2）非结构性裂缝的防治

面板非结构性裂缝的防治主要是从面板本身所用的材料和面板施工方法上采取措施。只要采取合适的配合比、满足混凝土面板的施工强度要求、加强施工管理、控制面板施工质量等措施来避免。具体有以下几点：

①优化面板混凝土配合比

在面板混凝土配合比设计方面应选用优质的原材料配制面板混凝土：选用水化热低的水泥；选用膨胀系数小的骨料配制混凝土；选用优质混凝土减水剂；尽量降低混凝土胶凝材料的用量；混凝土中掺加纤维丝。

②降低地基约束作用力

取消或减少面板架立钢筋插入坝体，使面板与其基面之间可以产生小量相对位移。此时基面对面板收缩变形产生的约束作用力可认为等于面板和其基面之间的摩阻力。该约束作用力可人为加以控制。

③加强面板施工质量管理，避免抗拉薄弱面

采用面板二次压面的施工工艺。降低面板混凝土入仓温度，以减少基础温差从而达到减少冷缩裂缝的目的。面板施工期间做好面板的

保温、保湿、防风等养护工作。

面板裂缝形成中有80%以上是属于自身裂缝，因此混凝土自身裂缝成为面板裂缝的主要控制对象。

4.总结

混凝土面板裂缝的危害是巨大的，它将直接影响坝体工程的质量、安全、使用功能和观瞻，影响结构的耐久性、安全使用年限，给人们的生活带来潜在的危害。因此，我们必须高度重视，在工程实践中以预防控制为主，若结构出现裂缝要认真分析原因，并采取相应的措施加以妥善处理。

参考文献：

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作者简介：

1983年8月出生，陕西人，工程师，主要从事水利水电施工管理。