水闸闸墩裂缝成因和防治措施探讨

摘要：分析水闸闸墩裂缝成因，主要是由于墩体内外温差、混凝土的干缩、自生体积变形和外部约束引起的，且各种原因都有一系列的影响因素．针对这些原因及影响因素，从材料、温度控制、施工方法与工艺和养护等方面采取措施，以达到防止和控制裂缝的效果．

关键词：闸墩；裂缝；混凝土

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1前言

水闸是平原地区常见的主要水工建筑物，闸墩部位易出现裂缝的问题，长期以来困扰着工程界，一直未能得到很好的解决．闸墩裂缝的出现给水闸工程带来了多方面不同程度的危害，也越来越受到学术界的重视．在文献资料的基础上，本文针对这一现象的成因及其防治措施进行了概括性的分析和述评．

2 裂缝的成因分析

水闸工程，尤其处于严冷地区水闸工程，往往会产生一些裂缝，有的裂缝宽度、深度和长度较大，影响到工程的安全运用，需要进行处理。裂缝产生的原因很多，它与基础条件、工程布置、混凝土配合比、施工方法和混凝土的浇筑质量等因素密切相关，主要有如下原因。

2．1 裂缝是由不均匀沉降引起

水闸混凝土结构地基表面，有起伏高差，甚至不在一个水平面上，如果结构布置和分缝不合理，就会因不均匀沉降而产生裂缝；同样，即使基础在同一平面上，由于地基软弱不均，也会产生不均匀沉陷而导致裂缝产生；另一方面，基础由于受荷不均，即使均匀的地基，也会产生大的不均匀沉陷。某工程地基为细砂，在建成初期因翼墙外填土较高，边荷载大，而翼墙内防渗板和下游消力池、护坦板荷载小而产生较大的不均匀沉降，使防渗板、消力池底板及护坦板产生裂缝。不均匀沉降引起的裂缝，一般为贯穿性的，规律性较强，规模相对较大，危害也相对严重。防渗板、闸室底板产生贯穿性裂缝，破坏了底板的整体性，使渗径减短，会影响到水闸的抗渗稳定问题。

2．2 裂缝是由温度应力引起

温度应力产生裂缝的原因是温度差和基础约束。闸底板在长、宽方向尺寸较大，而厚度较薄，闸墩、边墩和翼墙在长、高方向尺寸较大，而墩厚较薄，均属薄壁混凝土结构，在混凝土内都不能形成一个恒温场，场内温度随外界气温的变化而变，在混凝土浇筑时，人仓温度加水化热使混凝土温度达到最高，建成后在低温季节混凝土温度降至最低，产生大的温度差，致使结构产生的温度应力超过混凝土的允许抗拉应力而开裂。水闸工程施工均是先浇底板，后浇闸墩，在软土上的水闸闸墩混凝土要受到底板的约束；建筑在岩基上的水闸，不仅闸墩受底板的约束，而且底板还要受基岩的约束，在上述情况下如果结构布置不当，温控措施不利就会导致温度裂缝的产生。

2．3 混凝土的干缩裂缝

混凝土在硬化的过程中要吸收水分，要发生失水干缩，一般干缩率为0．5％o，在混凝土硬化过程中，如果养护不周，在混凝土表面就会产生干缩裂缝，水闸工程混凝土表面产生干缩裂缝比较普遍。干缩裂缝特征是裂缝细小，不贯穿，无规律可循，深度较浅。干缩裂缝在短时间内，不会对混凝土结构造成影响，不会影响工程的安全运用，但常此以往，由于冻融影响，裂缝会日益发展，天长日久会对混凝土结构产生不良影响。在海滨地区的水闸工程干缩裂缝不可等闲视之，它可引起海环境的氯离子侵蚀，若侵入深度超过钢筋保护层就会引起钢筋的严重锈蚀，而导致混凝土结构的破坏。海河流域滨海地区防潮闸因受氯离子影响，交通桥、机架桥、检修桥，甚至闸墩破损严重，多数需要加固处理。

2．4 其他因素引起的裂缝

如由于结构裂缝、混凝土标号低和施工质量低劣引起的裂缝等。

3 混凝土温度控制和防止产生裂缝的措施

为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。

3．1温度控制的措施

(1)采用改善骨料级配，用干硬性混凝土来控制混凝土坍落度，控制水灰比，减少混凝土收缩，掺混合料，采用双掺外加剂以减少水泥用量；

(2)拌和混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；

(3)减少浇筑厚度，每层控制在40cm左右，利用浇筑层面散热；

(4)在混凝土中埋设水管，通入冷水降温，降低混凝土发热；

(5)选用合理的拆模时间，以免混凝土表面发生急剧的温度变化；

(6)施工拌和用水，采用水温较低的深井水拌制混凝土，必要时掺加冰块来控制混凝土入仓

温度；

3.2 改善约束条件的措施

(1)合理地分缝分块；

(2)合理地安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；

(3)尽量缩短闸墩混凝土与底板混凝土间浇筑的时间间隔，至少控制在15d以内，避免时间过长，产生裂缝。另外，通过改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量也十分重要，同时应特别注意避免产生贯穿性裂缝，它的破坏性极大，出现后很难恢复混凝土结构的整体性，因此，施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。在混凝土的施工中，钢管和模板等周转材料的投入毕竟有限，为了提高模板等材料的周转率，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。新浇筑的混凝土过早拆模，在表面会引起很大的拉应力，出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度比外界气温高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度变化，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致产生裂缝的危险。因此混凝土拆模选择的时期很关键，应选择合理的时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。如果过早拆模，在拆除模板后要及时在表面覆盖—轻型保温材料，如草垫、海棉等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。混凝土及钢筋混凝土结构常常会发生细而浅的表面裂缝，其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅，但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的强度和耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。

4 结语

水闸闸墩混凝土产生裂缝是各种因素共同作用的结果。但是各种因素并不是互相独立的。要使混凝土结构的裂缝得到有效的控制，必须加强科学研究工作，揭示裂缝机理，推出新技术、新方法．要加强工程业主、科研、设计和施工人员之间的合作与协调，科研先行．目前已有一些工程很好地解决了裂缝问题。