水利工程中混凝土裂缝的成因及防治对策

张仲
摘要：
在我国经济不断发展的今天，水利工程这项关系到民生的基础建设同样也获得了高速的发展。混凝土施工技术在水利工程中的应用极为广泛，由于施工条件与自身性能所限，混凝土裂缝不可避免的成为主要的质量危害。本文介绍了各种水工混凝土裂缝的成因，分析了混凝土裂缝的具体施工防治措施。
关键词：水利工程；混凝土；裂缝；成因；防治
中图分类号： TV 文献标识码：A 文章编号：

Abstract:
In the country's economic development today, water conservancy project the relationship to people's livelihood infrastructure also won the high speed of development. The concrete construction technology in water conservancy engineering of are widely, because construction conditions and their own properties limited, concrete crack inevitable has become the main quality hazards. This paper introduces the causes of cracks on various hydraulic concrete, this paper analyzes the concrete construction of concrete crack prevention and control measures.
Keywords: water conservancy projects; Concrete; Crack; Cause; Prevention and control

水工工程混凝土施工中，水工混凝土裂缝会导致混凝土碳化的速度加快，降低混凝土的耐久性与抗渗能力，导致水利工程结构的安全质量受到影响。在现代建筑工程技术研究与工程实践的基础上，仍然难以完全消除水利工程混凝土裂缝的发生。但是将混凝土裂缝的影响减轻到可以接受的范围内，是现在水工混凝土质量控制的目标。钢筋混凝土的的规范中，也明确规定特殊条件下允许一些机构中存在限定宽度的裂缝。在施工过程中采取必要的技术手段与控制措施，减少裂缝的数量与规模，尽量避免裂缝的发生，减少有害裂缝的发生几率，保证水利工程的质量。
一、各种裂缝出现的原因
1.温度变形
随着温度的变化混凝土产生膨胀或收缩，即混凝土的温度变形。一般而言，由于温度变形受到约束而在混凝土结构中引起的温度应力常常较外荷载引起的应力大，因此，混凝土的温度变形是对结构影响最大的一种体积变形形式，往往对混凝土结构产生很不利的影响。当温度变形呈收缩状态且受到自身或外部约束所产生的温度应力超过混凝土的允许抗拉强度时，混凝土结构就会产生温度裂缝。显然，温度变化是引起}昆凝土结构温度变形的主要因素。引起混凝土温度变化的因素一般包括：水泥水化热、初始温差、由浇筑时气温变化到混凝土结构经长期运行后所达到的稳定温度的温度变化以及由于外界气温变化(气温骤降、气温13变化等)而产生的温度变化等四类情况。
2.干缩变形
在混凝土的拌和水中约有20％的水分是水泥水化所必需的，其余80％水分都要被蒸发，从而引起混凝土失水后体积收缩，这种收缩称为干缩。此外，水泥和水发生水化作用逐渐硬化而形成水泥骨架时，不断紧缩导致体积收缩，这种收缩称为凝缩。混凝土结构的收缩情况分为凝缩和干缩两种情况。混凝土收缩是混凝土结构的必然结果，是自然属性中的一种。混凝土收缩的情况与混凝土中水泥的用量、水灰比值、骨料级配等资料直接相关，同时与混凝土的外界环境有关。在混凝土收缩中干缩是主要的收缩方式，在混凝土收缩总量的80%以上。面板混凝土由于干缩而引起的干缩裂缝不仅与干缩变形大小有关，而且还与面板内钢筋及垫层对干缩变形的约束等因素有关。此外，在面板浇筑施工期，当面板表面水分蒸发过快时，面板表面的干缩变形大于内部的干缩变形，形成内外干缩变形差，此时在面板内部各质点之间内约束的作用下，很容易使面板产生表面干缩裂缝。事实上，表面干缩裂缝是混凝土面板最为常见的干缩变形破坏形式。
3.混凝土的徐变
在内外荷载作用下，混凝土不仅产生弹性变形，而且产生随时间增长的非弹性变形，这种随时间增长的变形称作徐变。徐变是在加载后随持荷时间的增长逐渐发生的，在较小的应力时就能发生，且卸荷后只能部分恢复。研究表明，混凝土的徐变使温度应力和干缩应力均有相当大的松弛，对于防止裂缝一般是有利的，而且徐变还可使混凝土的长期极限拉伸值有较大的增加。因此，计算混凝土结构的温度应力和干缩应力时，必须考虑徐变的影响。
4.基础约束
混凝土面板的基础为小粒径的碎石垫层或挤压式混凝土边墙等形式的材料，与面板相比，它们的强度、刚度要小得多。但由于面板的结构布置特点，垫层等形式的面板基础对面板的变形不可避免地会产生一定程度的约束。文献[24]结合西北口面板堆石坝混凝土面板的裂缝分布规律，基于“嵌固板理论”，研究了垫层对面板的约束问题。研究结果认为，垫层对面板的切向约束是导致面板在均匀温降条件下产生贯穿性温度裂缝的基本条件；虽然从垫层与面板混凝土弹性模量相比的概念而言，垫层对面板的切向约束是弱约束，但从面板开裂应力的角度而言，垫层对面板的约束是强约束。事实上，由于面板与基础垫层是两种截然不同的材料，因此面板与垫层之间的关系不仅仅是简单意义上的“约束”问题，而且还存在“接触”问题，二者的关系实质上是“接触约束”关系。关于面板与垫层之间的接触约束问题。
二、液压元件的连接
裂缝控制措施裂缝控制是保证高性能混凝土品质的重要措施，高性能水工混凝土工程质量控制时应重点关注：
(1)根据环境条件调整混凝土配合比，降低混凝土收缩值和水化热。
(2)大体积结构混凝土，可以通过温度控制实现对裂缝产生的控制。在大体积砼配合比设计中，需要采用水化热或者低水化热而生成均匀的凝胶材料，同时键入缓凝类型的减水剂，通过降低水灰比、骨料级配的合适选择，减少水化热的作用。大体积混凝土结构中，如果有必要可以在内部安装水管进行冷却，将混凝土内部水化热中的多余部分带出。在浇筑好的混凝土外面以保湿保温层进行覆盖，并胶水养护，以防混凝土结构表秒降温过快，导致深度裂缝与表面裂缝的发生。对控制点与混凝土结构外表面的温度差进行控制，在外部环境温度急速降低时，通过外保温层覆盖、红外线等等保温措施进行温度控制。延长模板保持时间，尽量晚完成拆模工序，防治混凝土表面冷缩值过大。根据环境温度，确定蒸养温度。若采用40℃～60℃左右低温蒸养时，为保持混凝土表面湿度、控制混凝土表面温度梯度，夏季高温季节蒸养温度取下界，冬季低温时取上界；合理布置蒸汽管线，使得构件混凝土内部温度分布均匀，控制温度梯度；缩短升温时间，尽量延长降温时间，避免温度骤降，导致温度梯度过大。在施工场地风速较大、温度较低的情况下，应采取外模板保温措施，必要时可采取外模板喷涂保温材料。如果必要，应在混凝土中掺人一定数量的纤维以增强混凝土抗裂性能，有防腐蚀需要时，宜采用聚丙烯等有机类纤维，严禁使用钢纤维等不耐氯离子侵蚀的材料。
(3)混凝土构件间结合部等脆弱部位混凝土易产生收缩性表面裂缝，因此在进行混凝土配合比设计时，应考虑采取适当的防裂措施。如果必要，应在混凝土中掺入一定数量的纤维以增强混凝土抗裂性能。
(4)高性能混凝土采取蒸养方式时，为防止早期裂缝产生，应严格控制蒸养时间、温度，降温时间。应尽量延长降温时间，减少降温梯度。模板拆除过程中应制定措施，防止冷空气突然进入，导致构件局部出现剧烈降温产生裂缝。
(5)调整钢筋混凝土结构配筋，采取适当减少钢筋直径和间距等构造措施，提高混凝土构件抗裂性能。
三、结束语
水利工程表面裂缝的发生和发展，不仅和坝块的温度、}昆凝土的强度与浇筑质量、混凝土的龄期、外界气温、结构形式和坝块尺寸等有关，也和坝块在施工过程中所处的位置、拆模时间等有密切的关系。根据在丹江口工程长期观察的结果，上面提到的这些因素都是影响表面裂缝的产生和发展的重要因素。在一般情况下，由于气温骤降在混凝土表层引起的温度应力与混凝土的抗裂能力是主要矛盾。当混凝土的强度和浇筑质量较差，混凝土的抗裂能力不能保证时，矛盾的主要方面是混凝土的抗裂能力；但当混凝土的抗裂能力得到保证时，矛盾的主要方面就将转化为气温骤降引起较大的温度应力。
参考文献：
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