水利工程混凝土裂缝控制刍议

【摘 要】在当前施工中如何克服水泥混凝土裂缝是一件非常重要的事，本文将对水泥混凝土裂缝的成因进行分析，并提出预防措施和处理方法。

【关键词】水利工程；混凝土裂缝；控制

水利工程质量问题中，混凝土裂缝现象则更为突出，因此必须十分重视混凝土裂缝成因的分析及预防。应该指出的是混凝土中有些裂缝是很难避免的，例如普通钢筋混凝土受弯构件，在30%～40% 设计荷载作用下就可能开裂；而受拉构件开裂时的钢筋应力仅为钢筋设计应力的7%～10%。工程实际中除了荷载作用造成的的裂缝外，更多的是混凝土收缩、温度变形和不均匀沉降等导致开裂。虽然有些裂缝对使用无多大危害，但在实际施工中仍有必要对其进行有效控制，特别是避免有害裂缝的产生。

1、水工混凝土裂缝的危害

混凝土裂缝将使水工建筑物产生渗漏，渗漏的结果，一方面在压力水作用下使裂缝逐步扩宽和发展；另一方面当水渗入混凝土内部后首先会引起水解破坏，并可能由此导致混凝土结构物的破坏。根据调查，由裂缝引起的各种不利结果中，渗漏水占60%。

由于混凝土碳化会加剧混凝土收缩开裂，导致混凝土结构物破坏。混凝土裂缝的存在，能使空气中的二氧化碳极易渗透到混凝土内部与水泥的某些水化产物相互作用形成碳酸钙，这就是常说的混凝土碳化。在潮湿的环境下二氧化碳能与水泥中的化学成分相互作用，使混凝土的碱度降低，使钢筋纯化膜遭受破坏，当水和空气同时期渗入，钢筋就产生锈蚀。混凝土的裂缝还会使混凝土对钢筋的保护作用削弱，在裂缝部位，水拉性能减弱，裂缝进一步扩大，形成更大的危害。

综上，混凝土裂缝对混凝土结构物的结构强度和稳定性具有直接的影响。会降低混凝土结构物的结构强度和整体稳定性。轻则影响建筑物的外观和正常使用，严重的贯穿性裂缝甚至可能导致混凝土结构物的完全破坏。

2、水工混凝土结构裂缝问题分析

2.1 砼的配合比的选择

施工所用的配合比是经过室内试验后取得的，水泥掺量为280-330 kg/m3之间，符合泵送砼要求，施工中使用的大同普硅525#水泥从多年的使用和检测结果看，该厂家水泥的强度、安定性等方面是稳定和良好的。已浇完砼共取样312组，检测结果为全部合格，平均强度为 31Mpa，在现场及有关单位进行的回弹仪无损检测结果也是理想的，强度为32-33MPa。另外，分析砼裂缝形状、规律和水泥掺量大的所产生的裂缝形状、尺寸、规律也不相符，可以判断：裂缝的产生与配合比无直接关系。

2.2 砼的浇筑方式

在施工中，4#洞的全断面砼衬砌是由2#拌合站供料的，砼搅拌车运料，运距0.5km，到现场后，由砼泵输送进仓号，（每块间隔3天左右），施工中每个浇筑段施工缝均设橡胶止水和铺设复合型泡沬板，从浇筑方式和间隔时间对照裂缝进行分析认为：砼的浇筑方式于裂缝没有直接影响的关系。

2.3 地下洞室的基本恒温对施工有利

洞内温度除受季节产生的缓慢变化影响外，一定时段内基本处于恒温状态，从浇筑时温测结果看，5-9月份洞内温度基本在12-18℃之间，到了10月份也多稳定在8-10 ℃之间，洞内温度无骤降变化，8月份洞内日温温差也较小，洞内基本稳定的温度对砼的施工是有利的。

2.4 砼养生的条件良好

每一浇筑段的砼浇筑完后，均采取在已浇块下游部位用渣袋拦小坝截水，利用水泵抽水直接喷撒在砼表面上养护，水流循环利用。养护水为洞内水，温度经测定与气温相近，每班均设专人养护，所有这些有利条件构成了对砼的良好养护。

2.5 良好的地质条件不会导致裂缝产生

所有浇筑段围岩坚硬完整，岩型均一，构造简单，除两处有小断层外，并无大的特殊地质构造，洞内地质变形也趋稳定，且岩质层湿度与洞内湿度趋向一致，分析判断，上述良好的地质条件不会导致砼产生裂缝。

2.6 骨料成分不会导致裂缝产生

人工骨料是采用二级站开挖岩石经破碎生产的，因二级站岩石基本上为岩，含有的能与水泥活性物质引起碱性反应的成分较少，砂采用天然河砂，内含少量石英、长石等也不会与水泥发生较严重的碱反应以致形成裂缝。

2.7 浇筑温度

水工建筑结构件随着温度的变化而产生变形，即通常所说的热胀冷缩。当变形受到约束时，便产生了裂缝，约束的程度越大，裂缝就越宽。出现裂缝多的季节是在夏季6-7月份。骨料经过水喷淋降温，温度一般在17℃-22℃之间，最高温度 24℃，水泥储存在库内，温度一般18℃-35℃之间，砼出机温度在21℃-29℃之间，仓面砼温度一般为21℃-29℃，根据当时的施工情况和有关规范，对浇筑块温度应力进行过计算，计算结果表明砼块体所受的温度应力处于临界状态，应是导致砼裂缝产生的主要原因之一。

3、裂缝的预防与控制

3.1 混凝土配合比的优化设计。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。

3.2 原材料的选择。砂料细度模数控制在2.4以上，含泥量控制在1%内。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。

3.3 施工安排。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。

3.4 施工过程控制。a.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。b.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。c.控制约束裂缝的措施。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。闸墩下部与底板同时浇筑或尽量缩短闸墩与闸底板之间浇筑的时间间隔，可有效控制闸墩裂缝发生。

3.5 混凝土干缩裂缝的控制措施。混凝土存在空隙产生湿胀干缩，加强振捣使之密实，清除混凝土中的泌水，加强表面的抹压收光，掺加优质粉煤灰，降低水灰比，可有效地控制混凝土湿胀干缩裂缝产生。

3.6 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。

3.7 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14d。

4、结语

裂缝是水利建筑物混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低水利建筑物的抗渗能力，影响水利建筑物的使用功能。所以，必须对混凝土裂缝进行深入细致的调查研究，区别对待，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，以保证水利工程建筑物的构件的安全、稳定、经久、耐用。

参考文献：

[1]李常升.水利工程质量监控与通病防治全书[M].北京：中国环境科学出版社，1999.

[2]黄国兴，陈改新.水利工程混凝土建筑物修补技术及应用[M].北京：中国水利水电出版社，1986.