淺析水利工程中混凝土裂縫的成因

摘 要：混凝土是水利工程中重要的建筑材料，混凝土裂縫問題又是混凝土工程中最難解決的問題之一，這不僅影響水利工程的外觀，還會降低水利工程的使用壽命，必須要予以高度重視。本文分析水利工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，給出一些解決措施，為水利工程的混凝土施工提供參考。

關鍵詞：水利工程 裂縫 成因 修補

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0050-01

1 混凝土簡介

在水利工程中，混凝土施工非常普遍，混凝土結(jié)構常用作擋水、發(fā)電、輸水和排沙等。混凝土是一種以砂石為骨料，加以水泥、水和其他材料混合而成的復合型脆性材料。目前水利工程中應用混凝土形式為混凝土重力壩、混凝土碾壓混合壩和混凝土面板堆石壩等，混凝土結(jié)構已經(jīng)成為現(xiàn)代水利工程中重要的建筑材料?；炷两Y(jié)構施工過程中，由于技術、環(huán)境和材質(zhì)等問題使得很多混凝土結(jié)構中出現(xiàn)裂縫，這不僅僅影響水利工程的美觀，還會嚴重影響水利工程的結(jié)構強度、穩(wěn)定性和安全性，因此在施工過程中必須要做好預防和處理裂縫措施，確?；炷两Y(jié)構的施工質(zhì)量。

2 混凝土結(jié)構產(chǎn)生裂縫的形式和原因

2.1 表面干縮裂縫

混凝土的表面干縮裂縫通常出現(xiàn)混凝土的養(yǎng)護結(jié)束之后或者混凝土澆筑施工7天左右?；炷两Y(jié)構會隨著的水泥漿中的水分的蒸發(fā)出現(xiàn)收縮，這種收縮是單方向的，不可逆轉(zhuǎn)。干縮裂縫產(chǎn)生的根源是混凝土結(jié)構的水分蒸發(fā)程度的差異造成的，混凝土在收縮過程中，表面的水分蒸發(fā)快，變形的速率也很快，而混凝土內(nèi)部的水分蒸發(fā)較慢，變形速率很小，這時候混凝土表面的收縮變形因為受到內(nèi)部結(jié)構約束，形成了較大的拉應力，從而使得混凝土表面出現(xiàn)干縮裂縫。干縮裂縫表現(xiàn)形式為混凝土表面出現(xiàn)網(wǎng)狀或者線狀的細裂縫，寬度一般在0.05～0.2 mm之間，這種裂縫在大體積的混凝土結(jié)構中經(jīng)常出現(xiàn)。我們知道干縮裂縫會嚴重影響混凝土結(jié)構的抗?jié)B性，進而引起鋼筋等骨架腐蝕和損壞，降低水利工程的耐久性，尤其是在水壓力的作用下很容易出現(xiàn)水力劈裂，降低水利工程的承載力。通過分析干縮裂縫的成因發(fā)現(xiàn)，它的形成是和混凝土的水泥成分、水灰比、水泥的用量以及骨料和外加劑有關。為了避免混凝土結(jié)構出現(xiàn)干縮裂縫，可以使用干縮性較小的水泥，在不影響水利工程質(zhì)量的前提下，適當?shù)亟档退嗟挠昧?，同時也要控制好混凝土的水灰比大小，可以添加減水劑。還需要做好混凝土的早期養(yǎng)護工作，養(yǎng)護期間要做好混凝土的保溫盒保濕工作。

2.2 塑性收縮裂縫

混凝土的塑性收縮裂縫是指混凝土結(jié)構在終凝之前，表面的水分散失或者蒸發(fā)過快而產(chǎn)生的收縮裂縫，這種裂縫一般出現(xiàn)在氣候干熱或者大風天氣，其表現(xiàn)形式為中間寬兩端細長，裂縫之間互不連貫，裂縫的長度可以達到1～2 m，寬度達到1～5 mm。產(chǎn)生的主要原因為混凝土結(jié)構在終凝前的強度很低或者幾乎沒有強度，尤其是在干熱和大風天氣，混凝土表面水分的散失速率更快，在結(jié)構內(nèi)部的毛細管中產(chǎn)生較大的負壓，使得混凝土急劇收縮，在這個階段混凝土結(jié)構的強度無法抗拒本身收縮，進而形成裂縫。混凝土結(jié)構出現(xiàn)塑性收縮裂縫的原因與混凝土的水灰比、凝結(jié)時間、外部環(huán)境和濕度等有關。

為了避免出現(xiàn)塑性收縮裂縫，可以使用早期強度比較高和干縮性較小的硅酸鹽水泥，對于混凝土的水灰比和水泥品質(zhì)要充分做好試驗，澆筑過程中的振搗要密實，在干熱或者大風的天氣要做好養(yǎng)護工作，確?；炷恋臏囟群蜐穸葷M足工程的需求。

2.3 溫度裂縫

溫度裂縫一把出現(xiàn)在大體積的混凝土結(jié)構的中間位置。在混凝土澆筑之后，混凝土凝結(jié)過程中，我們知道水泥的水化作用會產(chǎn)生大量的水化熱，這種水化熱在大體積混凝土結(jié)構中很難散發(fā)，進而使得混凝土結(jié)構內(nèi)部的溫度急劇上升，而在混凝土結(jié)構表面散熱較快，這樣結(jié)構內(nèi)外產(chǎn)生溫差，再加上混凝土結(jié)構內(nèi)外熱縮型差異，在混凝土的表面會出現(xiàn)拉應力。當拉應力超過混凝土表面的抗拉強度，在混凝土結(jié)構的表面就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多形成于混凝土施工的后期，也只會在混凝土的表面形成。

溫度裂縫在混凝土結(jié)構的表面分布沒有規(guī)律，在大體積混凝土結(jié)構中時縱橫交錯，在梁板類的混凝土結(jié)構中裂縫一般平行于短邊。外界溫度變化的程度也會影響溫度裂縫的寬度，通常在夏季較窄，冬季較寬。溫度裂縫的出現(xiàn)必將引起混凝土的碳化以及鋼筋的腐蝕，進而影響水利工程的質(zhì)量。通常采用的預防措施有：使用低熱或者中熱的水泥；合理減少水泥的用量；降低混凝土的水灰比；改善極端天氣的澆筑溫度，添加減水緩凝劑；預留溫度收縮縫等。

2.4 沉陷裂縫

混凝土結(jié)構的沉陷裂縫的產(chǎn)生多是由于混凝土結(jié)構的地基土質(zhì)不均勻和松軟、回填土夯實度不夠等因素使得地基出現(xiàn)不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫，還可能由于混凝土澆筑過程中模板的剛度不足和模板的支撐出現(xiàn)異常等情況造成沉陷，尤其是在冬季施工過程中，模板底部支撐在凍土上，在凍土解凍之后致使混凝土結(jié)構出現(xiàn)裂縫，這種裂縫和模板支撐變動的情況有關，通常與地面垂直，沉陷的情況和裂縫的寬度成正比，手外界溫度變化的影響作用較小，在地基或者支撐模板穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也就停止變化。

根據(jù)沉陷裂縫產(chǎn)生的原因，可以采取以下措施來避免：對松軟地基或者回填地基在混凝土澆筑前做好加固和夯實施工；確保支撐模板具備足夠的剛度和強度，不會出現(xiàn)位移或者沉陷；模板的拆除時間要合理并且要注意拆卸的先后次序；在凍土上施工要做好防沉陷的防護措施。

3 混凝土裂縫的常用修補方法

在水利工程中，混凝土裂縫在有水流入之后，由于混凝土析出物使得有些裂縫能夠自愈，對于不能夠自愈的裂縫必須要采取一定的方法進行修補。下面介紹一些修補方法。表面修補法：在混凝土的裂縫表面涂刷涂料，只要適用于裂縫的寬度在0.3 mm以下，且該裂縫對混凝土的承載力和結(jié)構沒有影響。灌漿法：該方法適用于裂縫對混凝土結(jié)構有影響和需要進行防滲處理。利用高壓設備將填縫膠材料灌入到裂縫中，在灌漿材料硬化之后和混凝土形成一個整體。結(jié)構加固法：對產(chǎn)生裂縫的混凝土結(jié)構表面添加構件，這種修補方法適合裂縫影響混凝土構件的性能。常用的方法有：構件外部加設鋼筋、增加支點等。

4 結(jié)語

水利工程的混凝土施工過程中產(chǎn)生裂縫的原因有很多，在具體的施工中，需要采取多種預防措施盡量避免產(chǎn)生裂縫。對于已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫需要進行科學分析，采取合理的修補措施，確?；炷两Y(jié)構的性能。

參考文獻

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