浅析水工大体积砼裂缝的成因及控制措施

摘要：水工大体积混凝土施工中裂缝产生是一直以来困扰施工人员和技术人员的一个难点，这一问题带有普遍性。本文根据国内外混凝土裂缝的研究成果并结合水工混凝土施工经验，浅析水工大体积混凝土裂缝的成因以及控制措施。

关键词：水工 大体积混凝土裂缝成因

中图分类号： TV543 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

随着我国水利工程建设的快速发展，水利工程施工技术日臻成熟，大体积混凝土广泛用于水闸、泵站等复杂结构的水工建筑物，而大体积混凝土施工中普遍会遇到裂缝控制问题，且水工建筑物多为有抗冻、抗渗要求的清水混凝土，混凝土裂缝不仅影响混凝土外观质量，还直接降低混凝土结构的耐久性，因此研究大体积混凝土裂缝的成因对预防裂缝发生，提高工程质量具有实际意义。

二、裂缝的分类及成因

本文重点研究混凝土结构施工中出现在混凝土结构自身内部或表面的肉眼可见的裂缝，而因施工安排预留的施工缝、达到龄期后因外力造成的裂缝等均不属于本文的研究对象。总体来说，施工过程中混凝土结构的裂缝主要因为混凝土结构自身产生的变形应力超过内约束力，即结构自身应力不均匀引起。根据裂缝产生原因不同混凝土裂缝主要分为以下几种：

2.1温差裂缝

温差裂缝主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。大体积混凝土如养护不及时或养护设施不足常发生此类裂缝。

水工大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后，水泥等胶凝材料因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，而其表面则散热较快，温度外低内高形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当温差产生的表面拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土表面产生裂缝。

在钢筋混凝土施工中，当钢筋的保护层不足时，由于钢筋与混凝土散热性能不同，致使结构表面容易形成沿钢筋方向的裂缝。

2.2收缩裂缝

混凝土浇筑过程中或完成后，结构由于环境干燥失水、自身水化热消耗、材料泌水等原因引起混凝土毛细管孔隙在干燥过程中逐步失水，产生的毛细管张力，混凝土体积产生收缩，由于混凝土周围存在约束，内部又有拉应力，当拉应力超过混凝土材料抗拉强度时，便产生了干缩裂缝。

2.3材料原因引起的裂缝

材料原因引起的裂缝有：（1）碱-骨料反应裂缝；（2）水泥等胶凝材料安定性裂缝。材料原因引起的裂缝多表现为结构表面龟裂，且对混凝土的破坏较为明显，一般施工前应对混凝土原材进行检验，严禁使用不合规范要求的原材料。

三、水工混凝土裂缝的预防措施

针对以上几种因混凝土自身产生的裂缝，施工中除了精心施工、加强养护外，还应采取一定措施防止裂缝发生。

3.1温度裂缝的防治

（1）优化配合比

水工混凝土施工目前多采用泵送施工，混凝土配合比优化主要从以下几个方面：一是降低混凝土的水灰比；二是适当掺高效减水剂和高性能引气剂；三是适当掺加粉煤灰量，从而生产出高强、高韧性、低热的抗裂混凝土。

优选混凝土各种原材料。在条件许可情况下，优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。选择线膨胀系数小、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。

（2）加强内部散热

在混凝土结构内部埋设循环水管，通过循环水泵带动冷水将结构中的水化热传递出来，从而达到降低混凝土结构表面与内部温度的目的。

（3）降低混凝土原材温度

施工中，混凝土原材降温主要是指骨料降温和拌合水降温。

骨料降温，骨料的温度控制主要通过搭盖凉棚和洒水降温来进行。搭盖凉棚可避免太阳光直射，减少骨料吸热，浇筑前2～3小时再用深井水对粗骨料进行充分的洒水降温。加冰降温，在混凝土浇筑前购入冰块，砸成粒径约3cm的小块加入砼生料中，充分拌合后量取出机口温度，根据出机口温度来确定加冰量。

（4）增设抗裂钢筋

结构设计时除满足承载力和构造要求外，增配一定数量的承受水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的钢筋。混凝土工程施工前，应对施工阶段混凝土浇筑块体的温度、温度应力及收缩力进行验算，确定施工阶段混凝土浇筑块体的升温峰值、内外温差及降温速度的控制指标，制订温控施工的技术措施。

3.2干缩裂缝的预防措施

（1）降低水灰比

降低混凝土单位用水量，用水量的增加势必使剩余水增加，因此，从确保混凝土耐久性出发，应降低混凝土单位用水量；降低混凝土周围约束，若混凝土周围约束过大，内部拉应力无法释放，拉应力增大而使混凝土干裂，因此，应减少混凝土的分仓长度，以使混凝土内部拉应力能够充分释放；适量添加膨胀剂后可以使混凝土体积膨胀，在混凝土内部产生压应力，部分抵消了混凝土因毛细孔隙干燥而产生的拉应力，从而起到控制干缩裂缝的作用。

（2）添加抗裂材料

混凝土拌合时，添加聚丙烯纤维、钢纤维等抗裂材料，提升混凝土的表面张力，从而达到提升混凝土抗裂性能的目的。

四、结 论

裂缝是水工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，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，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。