小議水利工程中混凝土裂縫成因及其預(yù)防措施

申自富

（安徽水利開發(fā)股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 概述

混凝土是目前工程中使用量最大的一種建筑材料，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用建筑、農(nóng)林、城市建設(shè)、水利工程。然而，許多混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)與使用過程中出現(xiàn)了不同程度、不同形式的裂縫。這不僅影響建筑物的外觀，更危及建筑物的正常使用和結(jié)構(gòu)的耐久性。因此，混凝土裂縫問題倍受工程界關(guān)注，如何辨別裂縫的類型、如何區(qū)分裂縫的成因以及如何預(yù)防裂縫的產(chǎn)生成為越來越重要的研究課題。

2 混凝土裂縫的分類

2.1 按裂縫的成因劃分

2.1.1 結(jié)構(gòu)性裂縫：指由各種外荷載引起的裂縫，又稱荷載裂縫；包括由外荷載的直接應(yīng)力引起的裂縫和在外荷載作用下結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫。

2.1.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫：是指由各種變形變化引起的裂縫；包括溫差、干縮濕脹和不均勻沉降等因素引起的裂縫；這類裂縫是在結(jié)構(gòu)的變形受到限制時引起的內(nèi)應(yīng)力造成的。國內(nèi)外的研究資料以及大量的工程實踐看，非結(jié)構(gòu)性裂縫在工程中占了絕大多數(shù)，約為80%，其中以收縮裂縫為主要類型。

2.2 按裂縫產(chǎn)生的時間劃分

2.2.1 施工期間出現(xiàn)裂縫：包括沉降收縮裂縫、自身收縮裂縫、溫度裂縫、施工操作不當(dāng)或養(yǎng)護不到位而出現(xiàn)的裂縫、早期凍脹作用引起的裂縫以及一些其它形式的不規(guī)則裂縫。

2.2.2 使用期間出現(xiàn)裂縫：包括鋼筋銹蝕膨脹產(chǎn)生的裂縫、鹽堿類介質(zhì)及酸性侵蝕氣液引起的裂縫、堿骨料反應(yīng)引起的裂縫以及循環(huán)動荷載作用下?lián)p傷累積引起的疲勞裂縫等。

2.3 按裂縫的形狀劃分可分為

2.3.1 縱向裂縫：平行于構(gòu)件底面，順筋分布，主要由鋼筋銹蝕作用引起。

2.3.2 橫向裂縫：垂直于構(gòu)件底面，主要由荷載作用、溫差作用引起。

2.3.3 剪切裂縫：由于豎向荷載或震動位移引起。

2.3.4 斜向裂縫：常見于墻體與混凝土梁，主要因地基的不均勻沉降以及溫差作用或抗剪承載力不足引起。

2.4 按裂縫的發(fā)展?fàn)顟B(tài)劃分

2.4.1 穩(wěn)定裂縫：這種裂縫不影響持久應(yīng)用，包括兩類，一類是在運動過程中可以自愈合的裂縫，常見于一些新建的防水工程中，這是由于裂縫處水泥顆粒在滲漏過程中與水進一步化合，兩者形成的凝膠物質(zhì)將膠合裂縫封閉，從而滲漏停止，裂縫達到自愈；另一類是處于穩(wěn)定運動中的裂縫，如在周期性荷載作用下產(chǎn)生的周期性擴展和閉合的裂縫。

2.4.2 不穩(wěn)定裂縫：這種裂縫將產(chǎn)生不穩(wěn)定性的擴展，影響結(jié)構(gòu)物的持久使用，應(yīng)視其擴展部位，采取相應(yīng)的措施。

3 混凝土裂縫的成因

3.1 材料質(zhì)量問題

材料質(zhì)量問題引起的裂縫較常見的原因是水泥、砂、石等質(zhì)量不好。如果水泥的強度不夠，水泥受潮或超期，使混凝土強度達不到設(shè)計值，就可能導(dǎo)致混凝土開裂。只有把好材料的質(zhì)量關(guān)，工程質(zhì)量才能在根本上得到保證。

3.2 混凝土配比問題

混凝土配合比設(shè)計不當(dāng)會直接影響混凝土的抗拉強度，是造成其開裂不可忽視的原因。配合比不當(dāng)指水泥用量過大，水灰比大，含砂率不適當(dāng)，骨料種類不佳，選用外加劑不當(dāng)?shù)龋@幾個因素是互相關(guān)聯(lián)的。

3.3 施工中的問題

由于施工原因造成裂縫出現(xiàn)的因素很多。水分蒸發(fā)、水泥結(jié)石和混凝土干縮通常是導(dǎo)致混凝土裂縫的重要原因。模板構(gòu)造不當(dāng)，漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過拆模等都有可能造成混凝土開裂。因此混凝土的攪拌、運輸、澆灌、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能使裂縫產(chǎn)生的直接或間接原因。

4 混凝土裂縫的預(yù)防措施

4.1 合理設(shè)計方案

良好的施工方案與預(yù)防、控制裂縫有很大的關(guān)系；確定各種混凝土的允許裂縫寬度后，根據(jù)其裂縫寬度要求進行設(shè)計，可以有效的控制混凝土裂縫的產(chǎn)生。施工方案主要應(yīng)確定一定澆筑量、施工縫間距、位置及構(gòu)造、澆筑時間、運輸及振搗等。確定澆筑時間的原則應(yīng)盡量避開炎熱天氣或晝夜溫差大的日子。

4.2 控制原料質(zhì)量

根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求選擇合適的原材料，如選擇中低熱水泥、緩凝型減水劑、摻用纖維、采用低熱高性能混凝土；選擇適宜的混凝土強度等級及水泥品種、等級和級配優(yōu)良的砂、石原材料，含泥量應(yīng)符合規(guī)范要求；盡量避免采用早強高的水泥，同時可以適當(dāng)減少水泥的用量，盡量控制在460kg/m3以下，以減少水化熱量；選用水泥時，應(yīng)以能使所配制的混凝土強度達到要求、收縮性小、和易性好和節(jié)約水泥為原則。同時應(yīng)注意其特性對混凝土結(jié)構(gòu)強度、耐久性和使用條件是否有不利影響；對于砂石材料應(yīng)控制其級配、含泥量、針片狀含量、壓碎值指標(biāo)、有害物質(zhì)含量在規(guī)范允許范圍。

4.3 加強施工質(zhì)量

在水利施工中混凝土裂縫的防治工作尤為重要，據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計顯示，由施工質(zhì)量原因而產(chǎn)生的裂縫發(fā)生率在95%以上。主要體現(xiàn)在對新澆混凝土的早期養(yǎng)護工作，以保證混凝土在早期盡可能少產(chǎn)生收縮。

在施工階段要注意以下問題：混凝土要有合適的配合比，要滿足強度要求、施工要求，還要從防止產(chǎn)生裂縫的根本原因出發(fā)；鋼筋的成型和模板安裝位置要準(zhǔn)確、牢固，以免施工中變形。鋼筋上的污物要清除干凈，以免影響鋼筋與混凝土粘結(jié)力；澆筑、振搗操作合理，特別是振搗操作技術(shù)，過分地振搗對混凝土均勻性有害，振搗不足也不能保證混凝土的密實度；控制好構(gòu)件的濕潤養(yǎng)護，對于大體積混凝土，有條件時宜采用蓄水或流水養(yǎng)護；對于較大體積混凝土，施工時應(yīng)充分考慮水泥的水化熱問題。

后期養(yǎng)護時需要注意以下問題：常規(guī)養(yǎng)護方法是噴水，對一般混凝土結(jié)構(gòu)，減小表面收縮，防止龜裂是可行的。養(yǎng)護期應(yīng)以混凝土強度增長最快的階段為準(zhǔn)，即7-28天，時間越長效果越佳；當(dāng)拆除模板在混凝土澆筑初期時，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在混凝土表面附加拉應(yīng)力，再加上混凝土干縮，有導(dǎo)致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一層輕型保溫材料，對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，具有顯著的效果。

4.4 混凝土裂縫表面修補

當(dāng)混凝土表面裂縫較多或分布面較廣時，增加一層水泥砂漿或細石混凝土面層進行處理，首先將裂縫附近的混凝土表面鑿毛，然后沿深進裂縫鑿成深15-20mm和寬150-200mm的凹槽，再用鋼絲刷配以高壓水清洗并灑水濕潤，然后刷一層水泥砂漿，再用1:2水泥砂漿分2-3層涂抹，總厚度控制在10-20mm左右，并用鐵抹壓密抹光。最后用水泥凈漿及1:2.5的水泥砂漿交替抹壓4-5遍，即可形成剛性防水層，并進行覆蓋，同時灑水養(yǎng)護。

總結(jié)

混凝土裂縫問題是項技術(shù)難題，長期困擾著水利工程界；近年來，隨著高早強型水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推廣、混凝土強度等級的提高、大體積混凝土的涌現(xiàn)，在取得成效的同時也使裂縫問題更為突出，甚至成為混凝土質(zhì)量問題的焦點。本文分析了在水利工程中混凝土裂縫的分類、形成的原因，并針對其原因討論了防治裂縫的措施，在今后具體的設(shè)計、施工及后期養(yǎng)護上就要靠工程人員多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的裂縫是可以避免的。

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