水工混凝土施工裂缝原因及防治措施

[摘 要]混凝土施工是水利工程建设中的一个重要环节，是整个工程的核心质量保证，水工混凝土裂缝是水工建筑物最为常见的病害之一，产生的原因是多种多样的。裂缝对水工建筑物的危害程度不一，还可能诱发其他病害的发生和发展，对水工建筑物的耐久性产生巨大的危害，因此，必须对此加以重视，并采取措施加以解决，对此有必要加以深入的研究与探讨，以预防和控制裂缝的产生，不断提升水利工程建设的整体质量。

[关键词]混凝土 裂缝 防治 措施

中图分类号：TU528.37 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0147-01

1、混凝土裂缝的种类

混凝土裂缝按深度不同分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝；按裂缝开度变化可分为死缝、活缝和增长缝；按产生原因分为温度裂缝、干缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、超载裂缝、碱骨料反应裂缝、地基不均匀沉陷裂缝等。

1.1 温度裂缝

大体积混凝土浇筑后，由于水泥水化热使内部混凝土温度升高。当水化热温升至高峰后，由于环境温度较低，因此混凝土温度开始下降。降温过程中混凝土发生收缩，在约束条件下，当温降收缩变形大于混凝土极限拉伸变形时，混凝土容易发生裂缝，这种裂缝通常称为温度裂缝。

1.2 干缩裂缝

置于未饱和空气中的混凝土因水分散失而引起的体积缩小变形，称为干缩。干缩仅是混凝土收缩的一种，干缩扩散的速度比温度的扩散速度要慢1000倍。正因为干缩扩散速度小，混凝土表面已干缩，而其内部不缩，这样内部混凝土对表面混凝土干缩起约束作用，使混凝土表面产生干缩应力，当混凝土干缩应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，称为干缩裂缝。干燥收缩是水分在硬化后较长时间产生的水分蒸发引起的，混凝土的干燥收缩由于集料的干燥收缩很小，因此主要是由于水泥石干燥收缩造成的。

1.3 钢筋锈蚀裂缝

混凝土硬化后，表面混凝土遇到空气中二氧化碳的作用，使氢氯化钙慢慢经过化学反应变成碳酸钙，使之碱性降低，碳化到钢筋表面时，使钝化膜遭到破坏，钢筋就开始腐蚀，对于普通的硅酸盐而言，水化产生的氢氧化钙可达到整个水化产物的10%-15%，它作为水泥水化产物之一，一方面，它是混凝土高碱度的提供源和保证者，对保护钢筋起着十分重要的作用；另一方面，它又是混凝土中最不稳定的成分之一，很容易与环境中的酸性介质发生中和反应，使混凝土碳化，并逐步延伸钢筋，使钢筋开始锈蚀，混凝土中钢筋发生锈蚀后，其锈蚀产生的体积比原来增长2-4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，当膨胀应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，称为钢筋锈蚀裂缝。

1.4 碱骨料反应裂缝

碱骨料反应主要有碱―硅酸反应和碱―碳酸盐反应，它们都是水泥中的碱和骨料中的某些活性物质如活性SiO2以及变形石英等发生反应而生成吸水性较强的凝胶物质，当反应物增加到一定数量，且有充足水时，就会在混凝土中产生较大的膨胀作用，导致混凝土产生裂缝，称为碱骨料反应裂缝。

1.5 超载裂缝

当建筑物遭受超载作用时，其结构构件产生的裂缝称为超载裂缝。 此外，常见的混凝土裂缝还有地基不均匀沉陷裂缝、地基冻胀裂缝等。

2、水工混凝土结构裂缝产生的原因

混凝土裂缝形成的原因非常复杂，往往是多种不利因素综合作用的结果。据有关统计，施工不规范造成的混凝土裂缝占80%左右，材料质量差或配合比不合理产生的裂缝占15%左右，设计不当引起的裂缝可能占5%。

2.1 设计粗糙，建设、监理单位工作随意性大

勘察设计单位无法深入地开展地质勘探工作，隧道围岩类别评价及支护结构设计缺乏科学依据，带有一定的盲目性。个别建设单位限于自身管理和专业技术水平的欠缺，任意变更原设计。少数工程由业主的内部人员组成监理机构，监理工作失去独立性。

2.2 施工工艺或现场操作不规范

（1）混凝土生产时原材料计量误差大，尤其外加剂的掺加随意性大，没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量，造成混凝土水灰比增大，混凝土浇筑时不振捣或漏振，混凝土均质性差。

（3）盲目追求施工进度，随意提前脱模时间，使低强度混凝土过量承受荷载，破坏了混凝土结构，脱模后没有进行混凝土的潮湿养护。

（4）夏季施工时砂、石料露天堆放，无切实有效的降温措施，混凝土入模温度高。冬季施工时采取的防寒保温措施不力。

2.3 原材料质量差，配合比设计不合理

水泥品种选择不当，安定性不良，不同批次的水泥混用。碎石、砂级配差，含泥量超标，碎石中石粉含量大，针、片状物过多，影响了水泥与骨料的胶结。

进行配合比设计时，忽视水泥用量增多对混凝土品质的影响，错误认为水泥用量越多，混凝土强度越高。对掺合料和外加剂的选用缺乏专业技术人员的指导，往往达不到预期效果。

3、水工混凝土裂缝的防治措施及治理

3.1 混凝土配合比的控制

掺入粉煤灰，选择减水剂，保证泵送流动度。采集原材料进行试拌，尽可能地减少水泥用量，添加Ⅰ级粉煤灰，将水胶比控制在规范允许的范围内，粗骨料采用二级配。掺入适量的粉煤灰对改善混凝土的和易性，降低温升，减少收缩，提高抗侵蚀具有良好的作用。砂料细度模数控制在2.4以上，碎石针片状控制在10%以内，含泥量控制在1%内，尽可能使用低水热化水泥，控制原材料的质量不使混凝土产生收缩。

3.2 施工过程控制

混凝土的浇筑尽可能避开高温、曝晒、多风、降温的天气，若需要上述条件下施工时必须有相应遮挡、保温措施。

（1）二次振捣法消除混凝土沉缩裂缝。对于浇筑后坍落度已经消失开始初凝的混凝土进行二次振捣，混凝土会重新液化，能较好地消除粗骨料、钢筋下面的水膜，消除沉缩收缩量。泵送混凝土特别需要二次振捣。

（2）二次压光消除混凝土塑性收缩裂缝。此种裂缝是混凝土表面水分散失引起的，发生在混凝土初凝至终凝期间，消除此种裂缝应使用机械抹光机进行大面积、高强度的提浆抹光，然后使用机械收光机进行大面积、高强度的收光，将极大地提高混凝土的平整度和表面强度，在混凝土终凝前再进行二次人工抹压收光。

（3）控制约束裂缝。混凝土约束裂缝的产生是混凝土内外温差过大或收缩引起的约束拉力超过了混凝土的抗拉强度，在混凝土内外温差过大、气温骤降时，及时采取保温、保湿措施，加强测温和气温预报，做到防护及时。

3.3 混凝土内部的温度控制：

大体积混凝土内部埋设热电耦测温，掌握混凝土内部的温升变化及内部最高温度的发生时间，通过蓄热保温使混凝土内外温差控制在25℃以内。常采用两层农膜加干铺两层草袋的做法。

3.4 混凝土的养护和表面保护

良好的养护可使混凝土保持或接近饱和状态，水化作用速度最大，也是控制混凝土裂缝发生的措施之一，一般保温、保湿养护不得少于14天。

4.结语

综上所述，对混凝土的裂缝出现的种种原因、预防措施、设计、施工温度与裂缝之间的关系进行了的初步探讨，裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，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，因此裂缝的控制与防治应从原材料、设计、施工等方面加强质量控制，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，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，这样就能杜绝混凝土裂缝的出现，从而保证工程的质量和安全。

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.山西建筑，2010（9）：162-163.

[2] 张鹏飞，覃巫黄.水工混凝土裂缝的成因及防治.珠江水运，2009（9）：55-57.