混凝土是水利建設(shè)工程中的主要材料，但是混凝土有容易裂縫的問題出現(xiàn)，如果裂縫的程度較輕，一般不會對整個工程產(chǎn)生影響，如果程度嚴(yán)重，勢必會對水利工程整體產(chǎn)生極為嚴(yán)重的影響。

　　《水利與建筑工程學(xué)報》水利論文發(fā)表，是由教育部主管，西北農(nóng)林科技大學(xué)主辦，國內(nèi)外公開發(fā)行的學(xué)術(shù)性科技期刊(雙月刊)。本刊創(chuàng)刊于1991年，原刊名《防滲技術(shù)》(內(nèi)部發(fā)行)，1995年公開發(fā)行(季刊)，2003年更名為《水利與建筑工程學(xué)報》，2010年由季刊變更為雙月刊。

　　近年來，隨著工程技術(shù)的不斷更新，但是在現(xiàn)代建筑工程技術(shù)研究與工程實踐的基礎(chǔ)上，仍然難以做到完全消除水利工程混凝土裂縫的發(fā)生。本文主要從水利工程施工階段入手，簡要概述了裂縫的成因以及相關(guān)的處理對策，望與各位同行提供參考。

　　目前，將混凝土裂縫的影響減輕到可以接受的范圍內(nèi)，是現(xiàn)在水工混凝土質(zhì)量控制的目標(biāo)。鋼筋混凝土的規(guī)范中，也明確規(guī)定特殊條件下允許一些構(gòu)件中存在限定寬度的裂縫。在施工過程中采取必要的技術(shù)手段與控制措施，減少裂縫的數(shù)量與規(guī)模，盡量避免裂縫的發(fā)生，減少有害裂縫的發(fā)生幾率，來保證水利工程的質(zhì)量。

　　一、水利施工期間裂縫的成因

　　調(diào)配水資源是水利工程的核心功能，但這一功能的實現(xiàn)要借助于不同的水工建筑物，現(xiàn)代水利施工的主要建筑對象為壩、堤、隧洞、溢洪道、水閘、進(jìn)水口、渠道、渡漕、筏道、漁道等。長期監(jiān)測發(fā)現(xiàn)裂縫是水工建筑物的主要病害，不僅破壞了建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，且降低了水利施工的安全系數(shù)，極易引起意外事故的發(fā)生。水利施工期間裂縫的成因如圖1。

　　1、材料因素。材料是水利建筑物的基本構(gòu)成，材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)對建筑物的性能有很大的破壞作用。以混凝土材料為例，如配制混凝土的砂含泥量超標(biāo)、碎石強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)、制施工人員配制混合料未按照標(biāo)準(zhǔn)的比例調(diào)配等因素，水工構(gòu)件性能未達(dá)到設(shè)計的要求，水利建筑抵制病害的性能減弱易導(dǎo)致病害的發(fā)生。

　　2、受力因素。水利建筑在施工期間需承受來自多方的受力作用，當(dāng)受力荷載超出水利建筑的承載范圍，會在短時間內(nèi)產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。例如在內(nèi)外荷載作用下，混凝土不僅產(chǎn)生彈性變形，而且產(chǎn)生隨時間增長的非彈性變形，這種隨時間增長的變形稱作徐變。徐變是在加載后隨持荷時間的增長逐漸發(fā)生的，在較小的應(yīng)力時就能發(fā)生，且卸荷后只能部分恢復(fù)。研究表明，混凝土的徐變使溫度應(yīng)力和干縮應(yīng)力均有相當(dāng)大的松弛，對于防止裂縫一般是有利的，而且徐變還可使混凝土的長期極限拉伸值有較大的增加。因此，計算混凝土結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力和干縮應(yīng)力時，必須考慮徐變的影響。

　　3、溫度因素。

　　隨著溫度的變化混凝土產(chǎn)生膨脹或收縮，即混凝土的溫度變形。一般而言，由于溫度變形受到約束而在混凝土結(jié)構(gòu)中引起的溫度應(yīng)力常常較外荷載引起的應(yīng)力大。因此，混凝土的溫度變形是對結(jié)構(gòu)影響最大的一種體積變形形式，往往對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很不利的影響。當(dāng)溫度變形呈收縮狀態(tài)且受到自身或外部約束所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力超過混凝土的允許抗拉強(qiáng)度時，混凝土結(jié)構(gòu)就會產(chǎn)生溫度裂縫。顯然，溫度變化是引起混凝土結(jié)構(gòu)溫度變形的主要因素。引起混凝土溫度變化的因素一般包括：水泥水化熱、初始溫差、由澆筑時氣溫變化到混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)長期運(yùn)行后所達(dá)到的穩(wěn)定溫度的溫度變化以及由于外界氣溫變化(氣溫驟降、氣溫13變化等)而產(chǎn)生的溫度變化等四類情況。

　　另外，干縮變形也是一種與溫度有關(guān)的導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的原因之一。在混凝土的拌和水中約有20%的水分是水泥水化所必需的，其余80%水分都要被蒸發(fā)，從而引起混凝土失水后體積收縮，這種收縮稱為干縮。此外，水泥和水發(fā)生水化作用逐漸硬化而形成水泥骨架時，不斷緊縮導(dǎo)致體積收縮，這種收縮稱為凝縮。混凝土結(jié)構(gòu)的收縮情況分為凝縮和干縮兩種情況。混凝土收縮是混凝土結(jié)構(gòu)的必然結(jié)果，是自然屬性中的一種。混凝土收縮的情況與混凝土中水泥的用量、水灰比值、骨料級配等資料直接相關(guān)，同時與混凝土的外界環(huán)境有關(guān)。在混凝土收縮中干縮是主要的收縮方式，占混凝土收縮總量的80%以上。面板混凝土由于干縮而引起的干縮裂縫不僅與干縮變形大小有關(guān)，而且還與面板內(nèi)鋼筋及墊層對干縮變形的約束等因素有關(guān)。此外，在面板澆筑施工期，當(dāng)面板表面水分蒸發(fā)過快時，面板表面的干縮變形大于內(nèi)部的干縮變形，形成內(nèi)外干縮變形差，此時在面板內(nèi)部各質(zhì)點之間內(nèi)約束的作用下，很容易使面板產(chǎn)生表面干縮裂縫。事實上，表面干縮裂縫是混凝土面板最為常見的干縮變形破壞形式。

　　4、工藝因素。施工是水利工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，施工質(zhì)量不合要求極易引發(fā)多種病害，也是水利建筑物裂縫病害的成因之一。如：施工人員選擇的工藝方案、操作技術(shù)、支護(hù)結(jié)構(gòu)等與水利工程要求不統(tǒng)一，導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)組合達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)而形成病害。

　　二、裂縫控制措施

　　裂縫控制措施裂縫控制是保證高性能混凝土品質(zhì)的重要措施，高性能水工混凝土工程質(zhì)量控制時應(yīng)重點關(guān)注：

　　(1)根據(jù)環(huán)境條件調(diào)整混凝土配合比，降低混凝土收縮值和水化熱。

　　(2)大體積結(jié)構(gòu)混凝土，可以通過溫度控制實現(xiàn)對裂縫產(chǎn)生的控制。在大體積砼配合比設(shè)計中，需要采用水化熱或者低水化熱而生成均勻的凝膠材料，同時鍵入緩凝類型的減水劑，通過降低水灰比、骨料級配的合適選擇，減少水化熱的作用。大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，如果有必要可以在內(nèi)部安裝水管進(jìn)行冷卻，將混凝土內(nèi)部水化熱中的多余部分帶出。在澆筑好的混凝土表面以保濕保溫層進(jìn)行覆蓋，并澆水養(yǎng)護(hù)，以防混凝土結(jié)構(gòu)表面降溫過快，導(dǎo)致深度裂縫與表面裂縫的發(fā)生。對控制點與混凝土結(jié)構(gòu)外表面的溫度差進(jìn)行控制，在外部環(huán)境溫度急速降低時，通過外保溫層覆蓋、紅外線等等保溫措施進(jìn)行溫度控制。延長模板保持時間，盡量晚完成拆模工序，防治混凝土表面冷縮值過大。根據(jù)環(huán)境溫度，確定蒸養(yǎng)溫度。若采用40℃～60℃左右低溫蒸養(yǎng)時，為保持混凝土表面濕度、控制混凝土表面溫度梯度，夏季高溫季節(jié)蒸養(yǎng)溫度取下界，冬季低溫時取上界;合理布置蒸汽管線，使得構(gòu)件混凝土內(nèi)部溫度分布均勻，控制溫度梯度;縮短升溫時間，盡量延長降溫時間，避免溫度驟降，導(dǎo)致溫度梯度過大。在施工場地風(fēng)速較大、溫度較低的情況下，應(yīng)采取外模板保溫措施，必要時可采取外模板噴涂保溫材料。如果必要，應(yīng)在混凝土中摻入一定數(shù)量的纖維以增強(qiáng)混凝土抗裂性能，有防腐蝕需要時，宜采用聚丙烯等有機(jī)類纖維，嚴(yán)禁使用鋼纖維等不耐氯離子侵蝕的材料。

　　(3)混凝土構(gòu)件間結(jié)合部等脆弱部位混凝土易產(chǎn)生收縮性表面裂縫，因此在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計時，應(yīng)考慮采取適當(dāng)?shù)姆懒汛胧�。如果必要，�?yīng)在混凝土中摻入一定數(shù)量的纖維以增強(qiáng)混凝土抗裂性能。

　　(4)高性能混凝土采取蒸養(yǎng)方式時，為防止早期裂縫產(chǎn)生，應(yīng)嚴(yán)格控制蒸養(yǎng)時間、溫度，降溫時間。應(yīng)盡量延長降溫時間，減少降溫梯度。模板拆除過程中應(yīng)制定措施，防止冷空氣突然進(jìn)入，導(dǎo)致構(gòu)件局部出現(xiàn)劇烈降溫產(chǎn)生裂縫。

　　(5)調(diào)整鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)配筋，采取適當(dāng)減少鋼筋直徑和間距等構(gòu)造措施，提高混凝土構(gòu)件抗裂性能。

　　三、處理裂縫病害的綜合策略

　　裂縫是水利工程建設(shè)的常見病害，其對水工建筑物的安全性、穩(wěn)定性、牢固性等均有不利影響。考慮到水利工程對水資源調(diào)度的重要意義，制定針對性措施處理裂縫病害是十分重要的。工程單位在制定水利施工方案過程中應(yīng)顧及到裂縫病害的防治，確保工程施工質(zhì)量與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相一致。

　　1、引進(jìn)技術(shù)。裂縫發(fā)生后需采取有效的技術(shù)處理，避免水工建筑裂縫擴(kuò)大。目前，裂縫處理技術(shù)的方案較多，包括：開鑿技術(shù)、修補(bǔ)技術(shù)、灌漿技術(shù)等，水利施工人員要結(jié)合裂縫的大小、成因等資料合理選擇不同的處理方法。

　　2、加固結(jié)構(gòu)。鑒于外界應(yīng)力對水工建筑物的破壞作用，水利施工期間設(shè)置相應(yīng)的支護(hù)體系可起到結(jié)構(gòu)加固的效果，增強(qiáng)了建筑物抵制受力沖擊的性能。如：對堤壩根基用混凝土加固處理，可改善其抗洪抗災(zāi)的性能。

　　3、優(yōu)化材料。混凝土是水利施工的主要材料，控制混凝土質(zhì)量是保證建筑物性能的前提條件。一是要控制混凝土各原始材料的比例，二是要經(jīng)過質(zhì)量檢測合格后才能運(yùn)用于現(xiàn)場施工，這些都有助于控制病害的發(fā)生。

　　4、綜合檢測。檢測失誤不僅會引起裂縫病害，也會擴(kuò)大裂縫帶來的不利影響。水工建筑裂縫形成之前其結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)異常，若通過綜合檢測可及時制定方案防止裂縫，如圖3。施工單位不僅要重視作業(yè)進(jìn)度，也應(yīng)加強(qiáng)裂縫病害的防治。

　　四、結(jié)語

　　水工建筑物裂縫的產(chǎn)生，不僅會降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能和安全，而且會降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，溫度、材料強(qiáng)度、施工質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)質(zhì)量、結(jié)構(gòu)形式、建筑物構(gòu)件大小等是影響裂縫產(chǎn)生的主要因素。一個裂縫的產(chǎn)生的原因是可能是單一的，也可能是多種因素造成的，因此要對水工構(gòu)件裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對待，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，對己產(chǎn)生的裂縫采用合理的方法進(jìn)行處理，保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作。

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