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1、水利工程施工过程中混凝土裂缝的探讨摘 要：混凝土施工是水利工程建设中的一个重要 环节，是整个工程的核心质量保证。而裂缝控制则是混凝土质量控制的重要组成部分，通过对混凝土裂缝的研究与探讨，以预防和控制裂缝的产生，不断提升水利工程建设的整体质量。关键词：水利工程 混凝土施工 裂缝控制 措施 在水利水电工程施工中，混凝土是工程中使用最普遍、用量最广泛的一种混合材料。它是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料，内部存在着固体、液体和空隙。虽然使用率高，但由于混凝土均匀性差，离散性大，特别容易产生裂缝 的特性。水工混凝土裂 缝 又是水工建筑物最为常见的病害之一，产生的原因是多种多
2、样的。裂 缝对水工建筑物的危害程度不一， 还可能诱发其他病害的发生和发展，对水工建筑物的耐久性产生巨大的危害，因此，必须对此加以重视，并采取措施加以解决。一、水工混凝土裂缝种类混凝土裂缝按深度不同分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝;按裂缝开度变化可分为死缝、活缝和增长缝；按产生原因分为温度裂缝、干缩裂缝、 钢筋锈蚀裂缝、超载裂缝、碱骨料反应裂缝、地基不均匀沉陷裂缝等。混凝土产生裂缝的原因极为复杂，下面主要介绍几种工程施工过程中常见的裂缝种类。1、荷载作用引起的裂缝 一般钢筋混凝土结构，在使用荷载的作用下，截面的混凝土拉应变大多是大于混凝土极限拉伸值的，因而作用于截面上的弯矩、剪力、轴向拉力以及扭
3、矩等这些正常荷载效应都可能引起钢筋混凝土构件产生裂缝。 2、温度变化引起的裂缝一是大体积混凝土浇筑后，由于水泥水化释放大量的热量，使内部混凝土温度升高，造成混凝土构件内外部温差较大，膨 胀不一致，混凝土表面产生拉应力，内部产生压应力，当这种拉 应力超过了混凝土抗应力时便产生的裂缝。二是外部环境温度的巨烈变化导致的裂缝。例如混凝土遭受寒潮侵袭或夏天混凝土经阳光曝晒后突然下雨，都会使混凝土内部与表层产生很大温差，混凝土表层温度下降，而内部温度基本不降，这样内部混凝土对表层混凝土起约束作用，同 样会导致温度裂缝。三是由于施工中人为因素引起的温度变化如新旧混凝土接合面、分层分块不合理、养护不及时 等会
4、引起混凝土构件深入贯穿裂缝，这种裂缝危害性极大。 3、混凝土收缩变形裂缝混凝土在空气中结硬时体积要缩小，产生收缩变形，这种变形不同成度地受到边界的约束作用。对于这 些受到约束而不能自由伸缩的构件，混凝土的干缩就可能导致裂缝的产生。另外在配筋较高的构件种，即使边界没有约束，由于 钢筋对周围混凝土的约束作用增强，混凝土的收缩也会受到钢筋的限制而产生拉应力，有可能引起构件产生局部裂缝。4、碱骨料化学反应裂缝碱骨料反应主要有碱-硅酸盐反应和碱-碳酸盐反应，它们都是水泥中的碱和骨料中的某些活性物质如活性 SiO2 以及变形石英等 发生反应而生成吸水性较强的凝胶物质，当反应物增加到一定数量，且有充足水时，
5、就会在混凝土中 产生较大的膨胀作用，导致混凝土产生裂缝，称 为碱骨料反应裂缝。此裂 缝不同于最常见的混凝土干缩裂缝和荷载引起的超载裂缝,这种裂缝形状及分布与钢筋限制有关，当限制力很小时，常出现地图状裂缝，并在缝中伴有白色浸出物；当限制力 强时则出现顺筋裂缝。二、水工混凝土裂缝的危害水工混凝土裂缝导致的直接后果是使水工建筑物产生渗漏。当混凝土产生裂缝发生渗漏时，一方面在 压力水作用下，裂 缝会逐步 变宽；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
6、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， 钢筋锈蚀后体积膨胀， 进一步加剧混凝土裂缝的扩大，形成更大的危害。综上所述，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。三、混凝土裂缝产生的原因混凝土裂缝形成的原因非常复杂，往往是多种不利因素综
7、合作用的结果。从工程建设实施角度上分析，混凝土裂缝产生的原因主要有以下几方面的因素。1、设计粗糙，建设、 监理单位工作随意性大 由于多方面的原因，勘察设计单位无法深入地开展地质勘探工作，设计缺乏科学依据，带有一定的盲目性。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、施工工艺或现场操作不规范 混凝土生产时原材料计量误差大，尤其外加剂的掺加随意性大，没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量，造成混凝土水灰比增大。另外，在混凝土运输及泵送过程当中加水的现象也比较普遍。采用整体式钢模板台车施工，混凝土浇筑时不振
8、捣或漏振，混凝土均质性差。盲目追求施工进度，随意提前脱模时间，使低 强度混凝土过量承受荷载，破坏了混凝土结构。脱模后没有 进行混凝土的潮湿养护。夏季施工时砂、石料露天堆放，无切实有效的降温措施，混凝土入模温度高。冬季施工时采取的防寒保温措施不力。3、原材料质量差，配合比设计不合理水泥品种选择不当，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混凝土品质的影响，错误认为水泥用量越多，混凝土强度越高。对掺合料和外加剂的选用缺乏专业技术人员的指导，往往达不到预期效果。据相关统计,施工不规范
9、造成的混凝土裂缝占 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%。四、控制混凝土裂缝的具体措施 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。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
10、、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。4、施工过程控制。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 。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。控制约
11、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。 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。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。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。五、总语水工建筑构筑物的结构安全和防渗等主要由混凝土承担，因此混凝土的质量极其重要。因此，减少和控制混凝土裂缝的产生和 扩展， 对提高混凝土结构的质量，进 而提升水工建筑物的安全起着极为重要的作用，必须加以重视。06 级工程硕士 傅捷（学号 0641502031）2011.5
