水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理

段琼 王栋蕾

(1中建联勘测规划设计有限公司河南，郑州 450046 2中建联勘测规划设计有限公司河南，郑州 450046）

水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理

段琼1王栋蕾2

(1中建联勘测规划设计有限公司河南，郑州 450046 2中建联勘测规划设计有限公司河南，郑州 450046）

由于水利工程中的多种结构都是混凝土组成的，因此，我们必须保证混凝土的质量和控制混凝土的裂缝数量，以使工程可以安全长久的存在。本文在了解水工结构的特点的基础上，重点分析了水工结构中大体积混凝土的性质，初步得出水工结构大体积混凝土产生裂缝的具体原因，是与混凝土自身的收缩、变形及外界环境和施工过程息息相关，并对控制水工结构大体积混凝土裂缝提出几项针对性的措施，希望对提高水利工程的质量及保障工程施工顺利进行有所帮助。

水工结构；大体积混凝土；裂缝成因；控制处理

0引言

随着我国经济的飞速发展和日常生产生活的不断提升，人们对水电工程的质量有着越来越高的期望。对于水工结构本身来说，它们结构十分复杂且形体很大，在水工结构中大体积混凝土为保证工程质量起着关键的作用。大体积混凝土由于形体巨大，当外界环境、温度发生改变以及自身产生一定变形时，会产生一些裂缝，裂缝的存在威胁着整个水利工程的质量。如果我们想要保证工程质量和水利工程的平稳度，则必须仔细探究大体积混凝土的裂缝成因，并采取有针对性的控制措施。实际上，研究水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理，不仅可以产生很大的经济和社会效益，同时能够为实际工程的施工中提供一些指导意义。

1、水工结构大体积混凝土的特点

就水工结构中大体积混凝土而言，它具有比较复杂的结构和材料组成，且从其自身性质来看，大体积混凝土可以承受很大的压力，相比之下，由于混凝土本身是脆性材料，所以它的受压能力不足其受压能力的百分之十，因此当受到自身收缩力或外界力的作用时变形能力差，很容易产生一些裂缝。除此之外，在对水工结构中大体积混凝土浇筑时，需要大量的混凝土材料。混凝土具有水化热的特点，浇筑后在混凝土内部一般会产生很高的温度，这时弹性模量减小，只有很小的变形，但随着热量逐渐散去，混凝土温度慢慢降低，弹性模量也在逐渐增大，这时会有很大的变形量。混凝土的这种特点，会使内部产生较大的拉应力，而混凝土本身的受拉能力很差，因此在内部就会慢慢产生一定的裂缝。

2、水工结构大体积混凝土裂缝的原因

水工结构中大体积混凝土，产生裂缝有着十分复杂的原因。具体而言，自身特性、外界环境及施工不当都会对此造成很大的影响，而且如果多种因素共同作用，则裂缝有逐渐扩张的趋势。

2.1 混凝土水化热产生裂缝

众所周知，混凝土遇水会释放出热量，这样进而会导致混凝土产生裂缝，而出现这种现象的主要原因是温度不断发生改变。大量的混凝土浇筑放出了足够多的热量，如果在较小的混凝土中，这些热量可能会很快地散去，但对于水工结构中大体积混凝土来说，由于其自身体积较大，材料本身也是热的不良导体，所以水化热产生的大量热能会集聚在内部很难快速散去，这就导致其内部温度升高。由混凝土的自身特性可知，在高温下它的弹性变量较小，从而仅仅产生很小的形变，且此时的内部变形应力也较小，不会达到应力极限，因此也不会造成破坏。然而随着散热过程的逐渐进行，温度不断降低，弹性变量渐渐增大，混凝土也会产生较大的变形，此时的内部应力达到了超出应力极限的状态，从而导致混凝土产生裂缝。

2.2 外界气温改变产生裂缝

经验表明，外界气温的突然改变会让大体积混凝土产生一定地裂缝。具体而言，当温度升高时，这时浇筑的混凝土也处于较高的温度上，而温度忽然降低的时候，大体积混凝土的表面温度会随之而降低，但这时混凝土的内部，温度却可能会保持不变或降温较慢，这样在大体积混凝土的内外表面就形成了一定地温差，从而导致裂缝产生。

2.3 混凝土浇筑施工过程不当导致裂缝

在混凝土浇筑施工过程中，由于施工不当导致产生裂缝的原因很多。例如，在浇筑之前，一些相关人员不了解混凝土的原料配比、水灰比，造成这两项不符合相关要求，为后面的浇打下不好的基础；另外，在浇筑施工时，如果外界温度很高，则可能会使浇筑的温度超出相关规定；还有在进行浇筑后，没有及时安排专门人员进行相应地养护，使得大体积混凝土直接暴露在空气中，且外表的水分也很快蒸发。

3、水工结构大体积混凝土裂缝的控制处理

3.1 严格控制施工原材料

根据多年的经验，我们可以知道，要想将水工结构大体积混凝土裂缝控制在一定范围，首先必须要做到对材料控制管理，即谨慎的选择原材料。一般地，原材料主要由水泥、泥沙以及沙粒碎屑组成，所以我们在选择时，尽量不要选择沙石中含泥成分高的材料，这种材料性能很差且强度较弱；相反，我们应该选择收缩系数小的材料，以减少混凝土的内部应力；尽量放弃沙粒度小的材料，因为这种要求的混凝土浇筑量很大，浇筑时会产生很大的热量。除此之外，我们也要仔细的选择各种添加剂，总而言之，我们必须谨慎选择原材料，以将裂缝控制在合理范围之内。

3.2 控制混凝土的配比设计

配比设计对混凝土有着非常重要的作用，因此我们必须加强控制大体积混凝土的调配比例，并且应将混凝土水化热现象作为重中之重，即我们应该尽可能选择水泥含量少的混凝土作为原料，这样可以很好的减少很多水化热。随着科技的发展，我国目前也在采用混掺矿渣及煤灰的方法，以最大程度的减少水化热的产生。一般地，在对混凝土进行调配时，我们可以根据过程的需要增加相应地添加剂，从而达到增强混凝土强度的目的。

3.3 合理控制温度

对于大体积混凝土来说，产生裂缝的根本原因中温度因素占据很大比例，但是由于温度是变化莫测的，想要随时控制温度相对而言非常困难。所以，我们控制温度时，必须在有关的温度标准进行，即对混凝土进行浇筑之前，可以按照体积等相关数据算出浇筑时可能达到的温度，从而合理地对掌控混凝土的温度变化。

4 小结

对于我国的水利工程以及相关的其它水工结构来说，大体积混凝土一直以来存在很大的裂缝隐患，并且产生的裂缝由于各种因素的作用可能会继续扩大，直至产生无法挽回的损害。所以研究水工结构中大体积混凝土的裂缝成因，对我们国家的发展有着非常重要的实际意义。本文通过对大体积混凝土进行一些相关研究，分析了大体积混凝土裂缝的成因以及对应的控制方法，希望能对工程实践有一些参考作用。

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段琼（1986— ）男，汉族，河南安阳人，硕士，助理工程师，现为中建联勘测规划设计有限公司职工，研究方向：水力学及河流动力学王栋蕾（1984— ）女，汉族，河南获嘉人，硕士，现为中建联勘测规划设计有限公司职工，研究方向：水工结构