阐述水利工程水利工程混凝土裂缝危害和防治措施

摘要：为防止混凝土产生裂缝, 必须从结构设计、原材料选择、配合比设计、施工安排、施工质量、混凝土温度控制、混凝土养护等方面采取综合措施。本文探讨了水利工程混凝土裂缝的危害与防治措施。
关键词：水利工程；混凝土；裂缝；原因；危害；防治措施

一、水利工程混凝土裂缝产生的原因

1、荷载作用引起的裂缝

混凝土在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，主要有直接裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝；次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。

2、温度、收缩引起的裂缝

钢筋混凝土水利工程中，很多裂缝是由温度和收缩引起的。如果混凝土体积变化不受任何约束，则不会引起混凝土开裂，而钢筋混凝土梁中，混凝土体积的变化总是受到内部或外部的约束，引起拉应力导致混凝土开裂另外，由于日照影响，构件内温度差也是使混凝土开裂的主要原因之一。

3、材料质量不好引起的裂缝

如果水泥质量不好、骨料含泥量过大，将在混凝土浇筑后产生不规则裂缝；当骨料是反应性的或风化骨料时，在混凝土硬化后往往出现以骨料为中心的裂缝。

4、施工工艺质量引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向等各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。

二、水利工程混凝土裂缝的危害

混凝土裂缝将使水工建筑物产生渗漏，渗漏的结果，一方面在压力水作用下使裂缝逐步扩宽和发展；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

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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。混凝土的裂缝还会使混凝土对钢筋的保护作用削弱，在裂缝部位，水拉性能减弱，裂缝进一步扩大，形成更大的危害。
综上，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、水利工程混凝土裂缝的防治措施

1、控制好混凝土原材料的质量和混凝土配合比的选择

（1）选择合适的原材料，如选择中低热水泥、缓凝型减水剂、掺用纤维、采用低热高性能混凝土。水泥应符合现行国家标准。选用水泥时,应以能使所配制的混凝土强度达到要求、收缩性小、和易性好和节约水泥为原则。同时应注意其特性对混凝土结构强度、耐久性和使用条件是否有不利影响；对于砂石材料应控制其级配、含泥量、针片状含量、压碎值指标、有害物质含量在规范允许范围。
（2）有针对性地进行混凝土配合比设计，如减少混凝土单位水泥用量、适当增加粉煤灰或磨细矿渣的掺量、适当掺加高效缓凝减水剂，可以有效降低混凝土的总水化热和热化热释放的峰值，从而减小混凝土因水化热导致几外温差过大而产生的裂缝；在满足施工要求的情况下，尽可能降低混凝土的坍落度，减少胶凝材料总量，以减少混凝土的干缩裂缝。在配制混凝土配合比时应考虑施工季节、结构形状、模板形式、混凝土强度等级等因素对水利工程结构抗裂性能的影响。在施工中,施工单位往往只注重混凝土强度而忽视其变形特性和工作性,而混凝土变形特性和工作性恰好是混凝土产生裂缝的主要原因所在。

2、施工过程控制

（1） 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, 将极大地提高了混凝土表面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。
（2）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。
（3）控制约束裂缝的措施
理论研究表明, 大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。于是, 我们对于大体积混凝土应该选择低热或者中热的水泥品种。而水泥释放温度的大小及速度取决于水泥内矿物成分的不同。水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙( C3A ) , 其他成分依次为硅酸三钙( C3S)、硅酸二钙( C2S) 和铁铝酸四钙( AF)。另外, 水泥越细发热速率越快, 但是不影响最终发热量。因此我们在大体积混凝土施工中应尽量使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥。我们应该充分利用混凝土的后期强度, 以减少水泥的用量。在大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰后, 可以增加混凝土的密实度, 提高抗渗能力, 改善混凝土的工作度, 降低最终收缩值, 减少水泥用量。要降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升, 防止结构出现温度裂缝, 利用粉煤灰作混凝土的掺合料是最有效的方法之一。外加剂可以从以下几个方面来选择。UFA 膨胀剂, 它可以等量替换水泥。并且是混凝土产生适度的膨胀。一方面保证混凝土的密实度, 另一方面使混凝土内部产生压力, 以抵消混凝土中产生的部分拉应力。减水缓凝剂, 并应保证一定的坍落度。这样可以延缓水化热的峰值期并改善混凝土的和易性, 降低水灰比以达到减少水化热的目的。
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的时间间隔, 可有效控制闸墩裂缝发生。
（4）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, 可有效的控制混凝土湿胀干缩裂缝产生。
（5）混凝土内部的温度控制
大体积混凝土内部埋设热电偶测温, 掌握混凝土内部的温升变化及内部最高温度的发生时间, 通过蓄热保温使砼内外温差控制在25℃以内。常采用二层农膜加干铺二层草袋的做法。

3、后期养护

(1) 养护的目的是使混凝土正常硬化，强度增长，少受外界影响，缩小降温过程中的温差。以便减小温度应力，阻止裂缝的产生。
(2) 常规养护方法是喷水，对一般混凝土结构，减小表面收缩，防止龟裂是可行的。养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准，即7 ～ 28 天，时间越长效果越佳。
(3) 当拆除模板在混凝土浇筑初期时，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在混凝土表面附加拉应力，再加上混凝土干缩，有导致裂缝的危险，但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一层轻型保温材料，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。
综上所述，只要重视物料的选择，制定科学合理的混凝土施工方案，合理安排施工进度，注意混凝土的浇筑，养护措施，采用合理的施工措施，相信能够有效的避免水利工程中混凝土温度裂缝的产生，以保证混凝土的结构质量。
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