对水工大坝砼裂缝控制的几点思考

摘要：水工积混凝土裂缝产生的原因很多，混凝土开裂后，严重影响混凝土结构的安全运行和耐久性能。本文分析了水工大体积混凝土裂缝产生的原因，对预防裂缝产生的综合措施进行了探讨，以供参考。

关键词：水工砼；大体积砼；砼裂缝；裂缝处理；

Abstract: Hydraulic product many of the causes of concrete cracks, the cracking of concrete, seriously affecting the safety of concrete structure operation and durability. This paper analyzed the reason of hydraulic mass concrete cracking, the comprehensive measures to prevent cracks are discussed, for reference.

Key words: hydraulic concrete; mass concrete; concrete crack; crack treatment

引言：砼对大型工程来说意义尤其重大，若耐久性不足，将会产生极严重的后果，甚至对未来社会造成极为沉重的负担。因此，探讨裂缝产生的原因和预防措施对防止水工大体积混凝土裂缝的出现有着重要的意义。

1、水工砼裂缝的种类

2.1 干缩裂缝

干缩裂缝多出现在砼养护结束后的一段时间或是砼浇筑完毕后的一周左右。水泥砂浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于砼内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05—0.2mm之间，大体积砼中平面部位多见，较薄的粱板中多沿其短向分布，砼干缩主要和砼的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。

2.2塑性收缩裂缝

砼在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽两端细且长短不一、互不连贯状态。影响砼塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、砼的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等。

2.3沉陷裂缝

由于结构地基土质不匀、松软．或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致：或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等所致。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使砼结构产生裂缝，裂缝宽度受温度变化的影响较小。

2.4温度裂缝

温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错：粱板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边：深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽。夏季较窄。高温膨胀引起的砼温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，砼的碳化，降低砼的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

2、砼裂缝产生的原因

如荷载引起的应力裂缝、有地基沉降不均引起的沉降裂、温差或温度变化引起的温度裂缝，养护不善引起的收缩裂缝等，砼裂缝产生又是复杂的，往往是多种不利因素综合作用的结果。据有关统计，施工不规范造成的砼裂缝占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%。

1）盲目设计，建设、监理工作不严谨。由于各种原因，勘察设计单位无法深入地开展地质勘探工作，盲目设计，缺乏科学依据。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）施工工艺不规范。

a.砼生产时原材料计量误差大，尤其外加剂的掺加随意性大；b.采用整体式钢模板台车施工，砼浇筑时不振捣或漏振，砼均质性差；c.盲目追求施工进度，随意提前脱模时间，使低强度砼过量承受荷载，破坏了砼结构；脱模后没有进行砼的潮湿养护；d.夏季施工时砂、石料露天堆放，无切实有效的降温措施，砼入模温度高；冬季施工时采取的防寒保温措施不力。3）原材料质量差，砼配合比设计不合理。水泥型号选择不当，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砼品质的影响，错误认为水泥用量越多，砼强度越高。对掺合料和外加剂的选用缺乏科学指导。

3、裂缝的防治措施

3．1设计措施

3．1．1选好原材料

(1)优先选用中热硅酸盐水泥，因为该水泥具有较低的水化热，同时抗裂性能也较好。(2)选择线膨胀系数小、岩石弹性模量较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。(3)在混凝土中掺用优质粉煤灰提高混凝土的耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗裂性能。(4)复掺高效减水剂和引气剂，减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度。

3．1．2精心设计配合比

混凝土配合比设计时，在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用低砂率、低坍落度、低水胶比并掺用高效减水剂和高性能引气剂，提高混凝土中粉煤灰掺量，生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂混凝土。

3．1．3加强结构设计

(1)避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。(2)在混凝土受拉的部位采用膨胀混凝土补偿硬化过程中的收缩，或采用纤维混凝土提高混凝土的抗裂能力。(3)根据工程特点，在某些部位充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量，减少水化热和收缩。(4)相互接触的两种混凝土强度等级不要相差过大，必要时设置过渡混凝土。

3．2施工措施

3．2．1严格按照设计的配合比施工

严格控制混凝土原材料的质量；严格控制混凝土的水灰比。

3．2．2采用综合措施，控制混凝土初始温度

(1)降低混凝土浇筑温度：通过骨料水冷和风冷降温、加冰和加冷却水拌和、各生产环节加强保温以免冷量损失，降低混凝土初始温度，减少和避免裂缝风险。(2)人工控制混凝土后期温升：坝体内埋设冷却水管和风管、表面洒水冷却、表面保温材料保护。(3)浇筑时间尽量安排在夜间，最大程度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置，或用湿麻袋覆盖，必要时向骨料喷冷水。混凝土采用泵送时，在水平及垂直泵管上加盖草袋，并喷冷水。

3．2．3采用综合措施，提高混凝土抗裂能力

(1)加强混凝土的浇灌振捣，如采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。(2)科学掌握混凝土拆模时间，控制拆模后混凝土表面温度下降幅度，拆模时混凝土的强度，一般不低于5MPa。

4、水工砼裂缝修补措施

对于砼裂缝除了要重视事先预防外，一旦裂缝形成，还要掌几种常用的裂缝修补方法

1）充填法。此法适合于修补较宽的裂缝（裂缝宽度大于0.5mm）。具体做法是沿裂缝处凿U形或V形槽，槽顶宽约10cm，在槽中充填密封材料。充填材料可用水泥砂浆、环氧砂浆、弹性环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等。如果钢筋砼结构中钢筋已经锈蚀，则将砼凿除到能够充分处理已经生锈的钢筋部分，将钢筋除锈。2）注入法。压力灌浆法适用于较深较细的裂缝；而真空注入法是利用真空泵使缝内形成真空，将浆材吸入缝内，该法适用于各种表面裂缝的修补。灌浆材料有水泥浆材、普通环氧浆材、弹性环氧浆材等。3）表面覆盖法。这是一种在微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)的表面上涂膜，以提高其防水性及耐久性为目的的修补方法。通常采用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。施工时，首先用钢丝刷子将砼表面打毛、清除表面附着物，用水冲洗干净后充分干燥，然后用树脂充填砼表面的气孔，再用修补材料涂覆表面。

结语：

20 世纪以来，世界上大坝的修建数量日益增加，大坝的安全问题越来越引起人们的关注。随着科技进步发展和大量工程实践，我国在水工大坝砼质量检查和分析方面积累了许多成功的经验，逐步形成了一套比较系统且具有良好操作性的技术和方法，对于促进我国水利工程质量水平的不断提高，将起到良好的推动作用。

参考文献

[1] 戴世雄.试论水利施工中砼裂缝产生的原因及防治[Z].

[2] 宁浩,张晓磊.水工砼裂缝成因与修补[Z].