浅述水工混凝土裂缝的质量控制

摘要：文章通过工程实际对水工混凝土施工进行现场研究，分析了水工混凝土施工裂缝产生的原因，提出了水工混凝土裂缝施工质量控制、预防的具体措施和要求。

关键词：水工混凝土；裂缝；质量控制

中图分类号：TV544 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）07-0070-02

水利工程是基础产业工程，目前我国正在大规模、高速度地进行水利开发，工程建设耗费了大量资源。水工混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质的多项复合脆性材料。由于混凝土均匀性差，离散性大，特别容易产生裂缝的特性，是长期困扰着工程技术人员的难题。由于水工混凝土施工和本身变形和约束等一系列问题，使混凝土产生裂缝，微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土结构的承重、防渗及其他功能不产生危害。本文对混凝土工程中常见的一些裂缝问题进行了探讨分析，并针对具体情况提出了一些预防、处理措施。

一、水工混凝土裂缝产生的原因

水工混凝土内出现的裂缝，按其深度不同，可分为贯穿裂缝、深层裂缝及表层裂缝3种。贯穿裂缝切断了结构断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；深层裂缝是部分切断了结构断面，也有一定的危害性；表层裂缝一般危害性较小，但处于基础或老混凝土约束范围内的表层裂缝在内部混凝土降温过程中可能发展为贯穿裂缝。

水工混凝土产生裂缝因素有以下几种：

1．在施工阶段浇筑大体积水工混凝土水化时产生的大量水化热得不到及时散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的形变超过极限引起裂缝。

2．施工后水工混凝土在硬化的过程中，由于干缩不均匀引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件，危害大。

3．当有约束时，混凝土热胀冷缩所产生的体积涨缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。

4．混凝土加水拌和后，水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应，析出的胶状碱――硅胶从周围介质中吸水膨胀，体积增大三倍，从而使混凝土涨裂产生裂缝。

5．在炎热的大风天气，混凝土表面蒸发较过快，造成混凝土内部水化热过高，在混凝土浇筑数小时仍处于塑性状态，易产生塑性收缩裂缝。

6．构件超载产生的裂缝，例如：构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝，构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并向上、下延伸。

7．当结构的基础出现不均匀沉陷，就有可能会产生裂缝，随着沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。

8．当钢筋混凝土处于不利环境中，例如：侵蚀性水，由于混凝土保护层厚度有限，特别是当混凝土密实性不良，环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈，生成氧化铁，氧化铁的体积比原来金属的体积大的多，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压，使混凝土胀裂。

二、水工混凝土裂缝预防对策及控制措施

根据水工混凝土各种裂缝成因，在施工过程中具体情况具体分析，采取适当措施进行预防要比事后补救有效的多。也就是说采取以防为主的方法，归纳起来，可以从以下几个方面着手：

（一）设计方面

设计单位应该提出混凝土施工温度控制的具体要求和混凝土养护的基本要求，在设计上要针对那些容易开裂的部位，如深基与浅基、高低跨处，应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节。结构块体分层、分缝应合理，满足使用要求的前提下少采用高标号混凝土，以减少水化热，必要时可采用低热水泥。慎重选择骨料和水泥品种，尽可能杜绝采用碱性骨料，优先选用石灰岩等热膨胀系数小的岩石骨料，对于如冰冻等不利因素要考虑充分，在设计中加以解决。

（二）施工方面

1．混凝土配合比设计时，做好混凝土级配设计的优化，在结构允许的情况下，尽量加大骨料粒径，改善骨料级配。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能的降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂混凝土。施工时要严格控制混凝土配合比，计量要准确，坍落度抽检工作要加强，不能流于形式。

2．混凝土振捣要密实，拆模后要挂草帘或铺草浇水养护保湿，养护的目的是使混凝土正常硬化，强度增长，不受或少受外界影响。新浇筑的混凝土就像刚刚出生的婴儿，需要体贴关心和爱护。养护的关键是设法使混凝土温度慢慢下降到接近外界气温，缩小降温过程的温差。以便减小温度应力，尽量防止裂缝的产生。大体积混凝土由于块体内外温度不一致，强度增长不同，常常是在强度增长慢的表面开裂，其养护就不能只满足于常规方法。具体说，尽量晚拆模，拆模后要立即覆盖或及时回填，避开外界气候的影响，养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准，即7～28d，时间增加几天效果更好。

3．根据混凝土温控要求，做好混凝土浇筑分层分块，并据此进行混凝土水平运输、垂直运输及仓面设备的配置。施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况，不能漏振，过振，且在第一次振捣后要进行第二次振捣。

4．在不影响混凝土强度和耐久性的前提下，应积极采取适当措施来降低水泥用量，减少水化热。配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥，如硅酸盐水泥或普通硅酸水泥、矿渣水泥，此外可掺加膨胀剂、适量的粉煤灰等，掺粉煤灰是一项既能减少由温度应力而使大坝开裂的危险，又能提高混凝土某些性能的经济有效的措施；同时要采用塑料薄膜和草袋覆盖，以确保混凝土内外温差小于25°。根据构造要求情况配置必要的钢筋起到限裂的作用。

5．对泵送混凝土，则要在满足其可泵性、和易性的前提下，尽量减小出机时的坍落度、降低砂率、并严格控制骨料的含泥量。合理安排全年混凝土浇筑量，充分利用冬春低温季节浇筑混凝土。特别是大量浇筑基础部位的混凝土，在夏季应考虑在早晚进行混凝土浇筑，中午高温时停止施工。严格控制混凝土基础容许温差、上下层混凝土温差、混凝土内表温差，混凝土施工过程中严格控制相邻坝块的高差，浇筑时间不宜间隔太久。

6．施工时，对入仓混凝土采用人工冷却。在混凝土内埋设冷却水管，通水冷却，以控制混凝土浇筑块的最高温度以满足基础温差、内外温差和上下层温差要求。

7．在骨料堆上洒水、喷雾、料堆加高、地垅取料、冷却水拌和、加冰拌和混凝土等措施，必要时可采取骨料预冷及埋设冷却水管进行通水。降低混凝土入仓温度和浇筑温度。利用浇筑层顶面散热，削减水泥水化热温升。夏季减少浇筑层厚度，保证正常的间歇时间，在浇筑层顶面集水、浇水或层面喷雾，以加速表面散热。

三、结语

水工混凝土裂缝是一个非常复杂的过程，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。寻求该问题的解决方法应当视为一个系统工程来对待，对整体问题进行系统性和综合性研究。因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，应根据成因具体问题具体分析，贯彻预防为主的原则。完善设计及加强施工等方面的管理，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

参考文献

[1] 赵立云，董伟，胥姗姗．水工混凝土裂缝成因及控制[J]．山西建筑，2010，（9）．

[2] 张鹏飞，覃巫黄．水工混凝土裂缝的成因及防治[J]．珠江水运，2009，（9）．

作者简介：周华（1981-），湖南长沙人，供职于湖南省建筑工程集团总公司，研究方向：水利水电工程建筑。