浅析水工混凝土产生裂缝的原因与防裂技术

刘小林

【摘要】所谓的水工混凝土，指的是建筑物或者建筑物的一部分长期受到水的作用，且能长期正常使用的混凝土。水工混凝土常用在水下构筑物，可将其分为一般混凝土和大体积混凝土，因其长期与水接触，所以其需有较高的抗渗性和耐蚀性。为防止水工混凝土产生裂缝，要求其具有较高的低收缩性和抵热性。水工混泥土在水利工程中最为常见。本文结合武汉港西二期泵站及雨污水管道工程荆州街～吉林街箱涵混凝土工程对水工混凝土进行分析。

【关键词】水工混凝土；裂缝现象；箱涵混凝土；收缩裂缝

1、前言

目前，随着我国经济社会的不断进步，国家水利水电工程的建设也日新月异，水工混凝土作为水利水电工程建设中最关键的一点，其质量的好坏直接决定着水利水电工程质量的好坏，在工程建设中采取合理的、科学的施工技术，不但可以提高工程的使用性、安全性、稳定性，而且还可以节约施工成本。施工技术中最为关键的一点就是严格控制好水工混凝土的裂缝，无论是从选材方面，还是从实际施工方面，都必须符合相关的规定要求。本工程中的雨水箱涵由于处于深基坑内，且所处地区的地下水位较高，雨水箱涵的绝大部分都与雨水相接触，如何控制好雨水箱涵水工混凝土的裂缝，是本次研究的重点。

2、水工混凝土裂缝形成的原因及类型

水工混凝土的裂缝问题一直是施工过程中的质量通病，研究裂缝的类型及形成原因对实际施工具有重要的意义。裂缝的类型有如下几种，即沉降裂缝、超载裂缝、温度裂缝、收缩裂缝。下面一一简述。

沉降裂缝指的是因地基沉降不均匀而产生的一种混凝土裂缝，这种裂缝一般与地面垂直，裂缝的宽度根据上面的荷载而定，其危害较大，且在施工时难以解决，在设计时必须根据规范要求结合实际情况准确的计算出混凝土的级别、钢筋的等级及配筋等等。超载裂缝指的是由于上部荷载超过了设计规定的要求、或结构上部受到了偶然荷载，造成混凝土受力不均匀而出现裂缝现象，因此超载裂缝一般出现在受力较大处，裂缝一般沿着主筋的垂直方向延伸。温度裂缝指的是因混凝土表面与混凝土内部的温差过大而产生的裂缝，温度裂缝的延伸方向一般比较复杂，其裂缝的宽度根据气温的变化而变化，气温越冷则宽度越大，温度裂缝带来的危害较大，一旦出现温度裂缝，里面的钢筋将会锈蚀，混凝土的抗渗能力嚴重下降，混凝土的强度严重不达标，温度裂缝在大体积混凝土中较为常见。收缩裂缝指的是在施工过程中由于水泥的水化热变化而引起的混凝土收缩出现的裂缝，收缩裂缝是在混凝土的内部，其宽度还不到0.1公分，一般肉眼难以发现，在设计上明确规定了其裂缝的宽度。收缩裂缝的延伸方向交错复杂，以与主筋的平行方向较为最多，在混凝土中一旦出现诸多的收缩裂缝将会对结构有严重的影响。

水工混凝土在浇筑结束后的硬化过程中，水泥会发出大量的水化热，这些大量的水化热集中在混凝土的内部且不易散发出去，导致内部温度过高，而此时的表面温度较低，混凝土内部与表面形成较大的温度差，导致混凝土内部收缩、膨胀而产生变形裂缝，这是裂缝产生的主要原因，产生裂缝的原因还有由于外荷载控制不当、混凝土养护不到位、箱涵各板之间的接缝不严密、浇筑混凝土时振捣不均匀、混凝土中的材料性能不合格、地基沉降不均匀、模板质量不过关施工时变形而引起的诸多裂缝等等。作为混凝土的重要组成部分，砂的选择对混凝土的性能有着重要影响，泥粉含量的多少直接影响混凝土的和易性，对混凝土的收缩、徐变均有着重要影响。

3、水工混凝土裂缝的控制现状

近年来，国内的水工混凝土裂缝的控制技术已得到不断的提高。这里以武汉港西二期泵站及雨污水管道工程荆州街～吉林街箱涵混凝土工程为例。目前的箱涵全采用混凝土现浇技术，由于箱涵的体积较大，在浇筑时无法一次性完成，工程上大多数利用分块浇筑，即先浇筑箱涵的地板，之后再分别浇筑箱涵的壁板及顶板，可以有效的控制混凝土温度、提高施工质量和效率，以便达到减少裂缝的产生。箱涵各板之间的接缝采用灌浆技术，所用的材料大多数采用水溶性胶凝材料。在箱涵各板之间的施工缝中进行灌浆，可以将箱涵连接成一个整体，既保证了箱涵的整体性能，又提高了箱涵的抗渗性和安全性，还减少了箱涵在实际使用后中的维修次数和费用，在此次的荆州街道箱涵中就采用了这种技术。

在水工大体积混凝土的施工技术中，抗裂性是主要特征之一，它能有效的控制混凝土的变形和裂缝的产生。从目前对水工混凝土裂缝控制的现状来看，国内的水工混凝土工程出现裂缝的现象还比较严重，只有极少的水工混凝土未出现裂缝现象，这说明水工混凝土裂缝的控制是当下工程中首要解决的问题之一。在实际施工过程中，即使完全按照对于温差的要求施工，也难以避免混凝土表面产生裂缝，另一方面，一些工程反而更加注重混凝土的质量问题，在对于混凝土内表温差控制的时候并没有到位，最后混凝土裂缝的产生也是极少的，这就说明，对混凝土本身质量的控制也是实际施工中有效控制混凝土裂缝的关键点。

4、水工混凝土裂缝防裂技术的研究

上面分析了水工混凝土裂缝的分类及产生原因，可见对裂缝产生的影响因素众多，下面从两个方面研究水工混凝土裂缝防控技术。

4.1 从原材质量方面

在原材质量方面对于水泥的要求必须符合规范相关规定，禁止混合使用不同级别的水泥，且不得使用过期的水泥，水工混凝土尽量使用低水化热和抗渗性能较强的水泥，如普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥，其强度等级不能小于42.5级，且能有效的减少混凝土内表温差，从而有效的控制裂缝的产生。水胶比不得大于0.5，混凝土中的含碱量不得超过3kg/m3且最大氯离子含量为0.15左右。对于粗细骨料的选择，应优先选用中砂，如砂较小，会增加混凝土的收缩性，如砂较大，搅拌过程中易产生离析现象，影响混凝土的密实度。对于砂石的选择，尽可能选择骨料粒径较大的砂石，从而达到节约水泥，增加混凝土的密实度。在外加剂选择方面，选择减水性的外加剂，以便提高混凝土的和易性和强度。为预防薄壁混凝土的收缩变形，我们可以在水泥选用方面选用42.5级的普通硅酸盐水泥，粉煤灰的选用应符合GB/T176-1996规定要求，水用自来水，细骨料采用模数为2.8的二级中砂，粗骨料采用15mm左右的连续级碎石，外加剂用氨磺酸减水剂。

4.2 从施工技术方面

在施工过程中的裂缝防控方面首先从混凝土拌合考虑，施工拌合混凝土时，必须严格按照实验室的配料单对混凝土中的材料进行计量称重，对于拌合的时间也要按照规定来。其次在施工过程中，对于箱涵的钢筋混凝土保护层厚度也要控制好，箱涵顶板上层保护层为30mm，顶板下层20mm，箱涵侧板保护层为30mm，箱涵底板保护层为40mm。在混凝土浇筑时降低混凝土的浇筑入模温度，常见的有两种做法，即用冷水拌合和将骨料冷却。在浇筑的时候尽可能的避免在高温下浇筑，避免水分蒸发，控制和易性。

在混凝土振捣时不能出现漏振或者过振现象，如果过振，（）混凝土中的粗骨料将会被振捣到结构下面，混凝土表面浮浆过多，表面强度下降。如果漏振，混凝土内部振捣不到位、不密实，漏振的地方容易产生裂缝现象。混凝土浇筑结束后，需将混凝土表面找平抹压，必须将表面的气泡抹没，在混凝土终凝之前，還需要对混凝土进行二次抹压，增加其密实度，减少因为混凝土收缩而产生的裂缝。混凝土的养护时间不得小于半个月，夏季需用湿润的薄膜覆盖并要加长养护时间。为保证箱涵薄壁不产生裂缝，在施工中要合理安排施工工期，按照设计要求设置伸缩缝，当壁板较长时，必须在合适的位置设置施工缝或是后浇带，使各板之间有自由度，从而减少收缩缝。

5、结语

上面结合箱涵工程混凝土工程，对水工混凝土的裂缝的产生原因和分类、水工混凝土的裂缝的防控现状、水工混凝土的裂缝的防控措施进行了分析。根据分析，可以看出水工混凝土产生裂缝的影响因素众多，如何控制好裂缝的产生是施工中首当其冲的问题。纵观历史经验，我们在水工混凝土裂缝控制的这方面还远远不够，在今后的实际施工中，我们需严格控制好水工混凝土裂缝的产生，从而有效的提高工程整体质量，使我国在建筑领域上取得更大进展。

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