浅析渠道衬砌混凝土裂缝成因及防治

摘要：由于混凝土的施工和本身变形、约束等一系列因素，施工后期混凝土表面普遍出现了裂缝。因为裂缝的存在和发展，破坏了渠道衬砌结构的整体性，影响了渠道衬砌的结构受力状况与稳定，给渠道衬砌结构的运行使用带来不确定性，而且易导致渠道衬砌内部钢筋锈蚀，降低渠道衬砌结构的耐久性，甚至会引起渗透变形，危及渠道衬砌结构的稳定性。由此可见，分析裂缝的成因，探讨防治措施，对渠道衬砌的应用有着极其重要的意义。

关键词：裂缝成因；混凝土施工；结构受力

Abstract: As a result of a series of factors of concrete construction and its deformation, constraint, construction of concrete surface cracks appeared in the late general. Because of the existence and development of cracks, failure of the whole channel lining structure, lining structure affects the stress condition and stability, create uncertainty for channel lining structure of the operation, but also easily lead to channel lining internal corrosion, reduce channel lining durability of the knot, even will cause the seepage deformation, endanger the stability of lining structure. Therefore, analysis of the causes of cracks, prevention and control measures, has important significance for the application of canal lining.

Key words: causes of cracks；concrete construction；force structure

中图分类号：TV554+.14文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

南水北调中线京石段应急供水工程明渠段共分53个施工标段，渠道为大面积薄板素混凝土结构，板厚8～15 cm,多采用专用混凝土衬砌机械施工。混凝土裂缝分类根据《南水北调中线京石段应急供水工程渠道混凝土结构裂缝检查判别标准》，渠道衬砌混凝土裂缝从其宽度、长度与深度上划分为3类混凝土裂缝；I类裂缝，缝宽≤0.2 mm，裂缝较浅，呈龟裂或细微不规则状；II类裂缝，缝宽在0.2~0.4 mm间，缝长0.2 mm，缝深基本穿透结构厚度；III类裂缝,缝宽≥0.4mm，缝深基本穿透结构厚度。

1.混凝土裂缝成因分析

混凝土是工程中使用最普遍，用量广泛的一种混合材料。虽然使用率高，但混凝土均匀性差，离散性大，特别容易产生裂缝。原材料原材料出现以下现象时较容易出现裂缝：骨料含泥量过大、粉尘较多，造成混凝土收缩增大；骨料颗粒级配不良。骨料粒径偏小、针片含量偏多，造成混凝土用灰量、水泥用量增多，混凝土收缩量增大；水泥标号偏高时，早期强度高，水化热集中，表面散热较快，内外温差较大，易产生温度裂缝。

收缩裂缝，混凝土微观裂缝一般肉眼看不到，它是内部固有的一种裂缝，也是不连贯的。宽度在0.05mm以下这种混凝土本身固有的微观裂缝，在荷载不超过设计规定的情况下视为无害。但宏观裂缝则要认真分析判断其形式。宏观裂缝一般则认为是宽度大于0.05mm以上的裂缝。收缩裂缝：即在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起混凝土收缩而产生的裂缝。收缩裂缝多为规则的条状，很少交叉，常发生在结构的变截面处，往往与受力钢筋平行。这种裂缝多发生在大体积的混凝土构件，危害较大，尤其是暴露在大气中的构筑物影响更大。如不加以防止，很可能会造成严重后果。

超载裂缝。即混凝土构件超载使用时，造成变形、受力不均等原因产生的裂缝，一般均发生在构件受力弯矩最大的部位，成条状，但分布不像收缩裂缝那样均匀，扩展方向也相反，一般沿受力钢筋垂直方向或斜向发展。产生超载裂缝的原因，往往是在施工中构件上受到了不适当的施工荷载或者上部建筑物过早施工。

沉降裂缝。即因地基差异沉降或构件结合不良、剪应力超过设计强度而产生的一种混凝裂缝。冰冻引起的裂缝，水在结冰过程中，荷载要增加,因带来不确定性，而且易导致水工建筑物内部与钢筋锈蚀，降低水工建筑物结构的耐久性。

2.混凝土裂缝防治

当然，引起混凝土结构产生裂缝的原因是多方面的。但是，归纳起来可分为荷载作用引起的裂缝和非荷载引起的裂缝两类。

2.1荷载作用引起的裂缝

混凝土结构在使用荷载作用下，由于截面的混凝土拉应变大多是大于混凝土极限拉伸值的，所以构件在使用时总是带缝工作的。这类裂缝总是与主拉应力方向大致垂直，且最先在荷载效应最大处产生。如果荷载效应相同，裂缝首先在混凝土抗拉能力最薄弱处产生。2.2预防荷载作用引起的裂缝的措施是合理的配筋。根据地基条件及上部结构形式，采用合理的构造措施及设置沉降缝。

2.2非荷载引起的裂缝，可以采用以下防治措施

2.2.1优选原材料

首先，可以选用水化热较低的水泥。由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥。由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率。 其次，可以掺加粉煤灰。由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀；由于粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀；同时，粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔结构，使混凝土中总的孔隙率降低，孔结构进一步的细化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少。

第三，加入适量外加剂。加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会。减水剂的主要作用是改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保 持混凝土一定强度时减少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的；缓凝剂的作用一是延缓混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的 强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小裂缝出现的机率，二是改善和易性，减少运输过程中的塌落度损失；引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。

2.2.2采用合理的施工方法

首先，混凝土的拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度；要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌和物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。

其次，在混凝土浇注、拆模过程中，要做好控制措施。浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝；浇注混凝土要求分层浇注、分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密；避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能；尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注；混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。

第三，做好表面隔热保护。混凝土浇注后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时受到冷空气的袭击，或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以混凝土拆模后，特别是低温季节，应立即采取表面保护，防止表面降温过大，引起裂缝。另外，当日平均气温在2～3天内连续下降不小于6～8℃时，28天龄期内混凝土表面必须进行表面保护。

第四，做好养护措施。混凝土浇注完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒灌，又防止干缩裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12～18小时内立即开始养护，连续养护时间不少于28天或设计龄期。

3.结语

渠道衬砌混凝土的开裂是目前建筑业界普遍面临的问题，通过以上分析可知，渠道衬砌混凝土的裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的，只有精心选择原材料、采用合理的施工方法，才能有效地防止裂缝的发生。

参考文献

[1]王铁梦 《工程结构裂缝控制》，中国建筑工业出版社；

[2]徐荣年 《工程结构裂缝控制----步入“王铁梦法及铨补”》，中国建筑工业出版社