水工建筑混凝土裂缝的成因及控制技术

薛 飞/中国葛洲坝集团第六工程有限公司

水工建筑混凝土裂缝的成因及控制技术

薛 飞/中国葛洲坝集团第六工程有限公司

水工建筑混凝土产生裂缝的原因很复杂，而且往往是各种因素的综合,混凝土裂缝一旦发生，就需要耗费大量的精力进行检查和处理，因此要在施工过程中要加强控制,防止混凝土裂缝发生，保证水工建筑物的安全。本文分析了水工建筑混凝土裂缝的形成机理与原因，并提出了有效的控制技术。

水工建筑；混凝土裂缝；原材料

一、水工建筑混凝土裂缝的形成机理

（一）基础约束

水利工程中混凝土结构的大坝基础大部分都是弹性模量较大的岩石，因此底板会受到较大的来自混凝土大坝基础的外部约束。新浇的底板混凝土会因为水泥的水化热反应而导致温度上升，使得混凝土结构体积产生膨胀变形，由于受到基础的约束从而产生压应力，由于早期的混凝土弹性模量较小，徐变度较大，混凝土还处于塑性阶段，因此所产生的压应力很快就会被松弛掉。但是，当水泥的水化热反应所起的作用减弱后，混凝土温度降低，从而引起收缩，这时基础对混凝土产生约束，使得其内部出现较大的拉应力，拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，底板的裂缝就会随之产生。

（二）塑性收缩

通常情况下，混凝土在逐渐凝固的过程中，会散发出一定的热量和水分蒸发，这也是导致混凝土体积迅速收缩的主要原因之一。其中最为明显的就是大面积混凝土在收缩过程中，受到外界其他因素的干扰，形成一种自然的收缩应力，而这种应力一旦超出混凝土抗拉强度的极限时，混凝土表面就会出现裂缝。

（三）温度裂缝

当外界温度发生变化时，混凝土发生膨胀变形，混凝土构件收到约束时，在混凝土的构件内产生应力，当由此产生的混凝土内部的拉应力大于混凝土抗拉强度的极限值时，混凝土就会产生温度裂缝。温度的降低也会在混凝土表面引起拉应力，产生收缩，当收缩应力超过混凝土的自身约束时，混凝土也将会产生很大的裂缝，此种裂缝一般在混凝土表面产生，裂缝深度较浅。

二、水工建筑混凝土裂缝的成因

（一）混凝土自身问题

从混凝土自身方面来看，主要有三个方面，一方面是由于混凝土原材料的质量不合格，在配置混凝土的过程中，混凝土的原材料的质量十分重要，不合格的混凝土原材料的使用就会导致混凝土施工之后出现裂缝。尤其是在混凝土的原材料当中碱性离子的含量比较大的情况下，碱性离子与混凝土的内部材料发生化学反应，致使混凝土酥松，产生裂缝。另一方面，是从混凝土原材料的配合比例方面来看，混凝土的结构强度过高、水灰配比不平衡、各种外添加剂的使用不当等，都会影响混凝土的结构，使得混凝土产生裂缝。还有就是从混凝土的特点出发，由于混凝土受到温度的影响会产生收缩，因而混凝土的收缩是导致混凝土产生裂缝的重要原因之一。

（二）施工问题

在现场振捣混凝土时，振捣棒插入不当或者振捣方法不当，漏振、偏振以及频率过快，都会造成混凝土密实性和均匀性差，而致使裂缝的产生。由于混凝土浇筑或振捣不良以及混凝土保护层较薄，使得有害物质与钢筋接触，致使钢筋产生锈蚀引起体积膨胀，使得混凝土产生裂缝。人为原因导致混凝土产生裂缝,比如管理不严格，为了赶进度，偷工减料，工人施工素质差，施工工序不正确而引起的结构裂缝。

（三）混凝土养护问题

从混凝土的养护方面来看，混凝土施工后期的养护是混凝土建设施工过程中的一项不可或缺的重要环节，科学的对混凝土进行良好的养护，能够有效降低混凝土产生裂缝的概率。而没有及时的对混凝土进行养护，就会增加混凝土裂缝产生的几率。

三、水工建筑混凝土裂缝的控制技术

（一）原材料的控制

原材料的质量及其波动，对水工建筑混凝土质量及施工工艺有很大影响。如水泥强度的波动，将直接影响混凝土的强度；各级石子超逊径颗粒含量的变化，导致混凝土级配的改变，并将影响新拌混凝土的和易性，骨料含水量的变化，对混凝土的水灰比影响极大。为了保证混凝土的质量，在生产过程中，一定要对混凝土的原材料进行质量检验，全部符合技术性能指标方可应用。骨料中含有害物质，超过规范规定的范围内，则会妨碍水泥水化，降低混凝土的强度，削弱骨料与水泥石的粘结，能与水泥的水化产物进行化学反应，并产生有害的膨胀的物质。如果粘土、淤泥在砂中超过3％，碎石、卵石中超过2％，则这些极细粒材料在集料表面形成包裹层，妨碍集料与水泥石的粘结。它们或者以松散的颗粒出现，大大地增加了需水量。如使用有机杂质的沼泽水，海水等拌制混凝土，则会在混凝土表面形成盐霜。对混凝土集料来说，影响配合比组成变异而导致混凝土强度过大波动的主要原因是含水率，含泥量的变化和石子含粉量的影响。在混凝土生产过程中，对原材料的质量控制，除经常性的检测外，还要求质量控制人员随时掌握其含量的变化规律，并拟定相应的对策措施。如砂石的含泥量超出标准要求时，及时反馈给生产部门，及时筛选并采取能保证混凝土的其它有效措施。砂子含水率，通过干炒法，及时根据测定的含水率来调整混凝土配合比中的实际用水量和集料用量。对于相同标号之间水泥活性的变异，是通过胶砂强度试验的快速测定，根据水泥活性结果予以调整混凝土的配合比。水泥、砂、石子各性能指标必需达到规范要求。

（二）施工温度的控制

1.混凝土出机温度的控制

重点控制石子温度,气温高时,在砂、石堆场搭遮阳装置,必要时向骨料喷水雾或使用前用冷水冲洗骨料,冬季,要求砂、石骨料中不得含有冰块,夏季运输过程中要防晒。

2.混凝土浇筑温度控制

混凝土从搅拌机出料后,经搅拌车运输、卸料、泵送、浇筑、振捣、平仓等工序后的浇筑温度,过高会引起较大的干缩,给混凝土浇筑带来不利。一般最高浇筑温度控制在40℃以下为宜,这就要选择合理的浇灌时间,完善浇筑工艺和加强养护工作。

（三）改进混凝土搅拌工艺

提高混凝土硬化后界面过渡层的结构致密,加强粘结。传统的搅拌工艺水分直接润湿石子表面,在混凝土成型和静停过程中,形成石子表面的水膜层。在混凝土硬化后,由于水膜的存在而使界面过渡层疏松多孔,削弱了石子与硬化水泥浆之间的粘结,形成混凝土中最薄弱的环节。搅拌新工艺是二次投料,使砂浆或净浆裹实,可以有效地防止水膜存在于石子与砂浆之间。

（四）二次振捣与二次压光

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。

（五）养护

养护的目的是使混凝土正常硬化,强度增长,不受或少受外界影响。关键是设法使混凝土温度慢慢下降到接近外界气温,缩小降温过程的温差。以便减小温度应力,尽量防止裂缝的产生。常规的养护方法是喷水,对一般混凝土结构,减少表面收缩,防止龟裂是可行的。大体积混凝土由于块体内外温度不一致,强度增长不同,常常是在强度增长慢的表面开裂,其养护就不能只满足于常规方法。具体说,尽量晚拆模,拆模后要立即覆盖或及时回填,避开外界气候的影响,养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准,即7～28d,时间增加几天效果更好。

[1]谢安.水工建筑混凝土裂缝的成因与应对措施分析[J].江西建材,2014年5期.

[2]邵亮.简析水工建筑混凝土裂缝的成因及加固措施[J].城市建设理论研究（电子版）,2013年8期.