1、水利水电工程中混凝土裂缝的成因与防治摘要：在许多水利工程建筑物中，混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难以解决的工程实际问题，本文对水利工程中常见的混凝土裂缝的成因进行了探讨分析，并针对具体情况提出了一些防治措施。 关键字：混凝土，荷载，非荷载，裂缝，预防措施 中图分类号： TU528 文献标识码： A 1 引言 混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他一些
2、使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。 因为裂缝的存在和发展，破坏了水工建筑物结构的整体性，影响了水工建筑物的结构受力状况与稳定，给水工建筑物结构的运行事带来不确定性，而且易导致水工建筑物内部与钢筋锈蚀，降低水工建筑物结构的耐久性，甚至会引起渗透变形，危及水工建筑物的结构的稳定性。 当然，引起水工建筑物混凝土结构产生裂缝的原因是多方面的。但是，归纳起来可分为荷载作用引起的裂缝和非荷载引起的裂缝两类。本文对这两类因素进行了分析，并根据实践经验对在施工中进行预防的措施，供参考。 2 荷载作
3、用引起的裂缝 2.1 水工建筑物混凝土结构在使用荷载作用下，由于截面的混凝土拉应变大多是大于混凝土极限拉伸值的，所以构件在使用时总是带缝工作的。这类裂缝总是与主拉应力方向大致垂直，且最先在荷载效应最大处产生。如果荷载效应相同，裂缝首先在混凝土抗拉能力最薄弱处产生。 2.2 预防荷载作用引起的裂缝的措施是合理的配筋。在施工过程中，选用混凝土粘结较好的变形钢筋，控制钢筋的应力不过高，钢筋的直径不过粗，钢筋在混凝土中分布比较均匀。这样就能较好地控制正常使用条件下裂缝宽度，不致过宽。 3 非荷载引起的裂缝 在水工建筑物混凝土物件中，大部份缝是由非荷载因素引起的，如温度变化、混凝土收缩、基础不匀沉降、塑
4、性坍落、碱骨科化学反应等等。 3.1 温度变化引起的裂缝 3.1.1 水工建筑结构件随着温度的变化而产生变形，即通常所说的热胀冷缩。当变形受到约束时，便产生了裂缝，约束的程度越大，裂缝就越宽。 预防热胀冷缩的措施：减小约束，设置伸缩缝，允许自由的产生变形。 3.1.2 水泥和水所引起化学反应引起裂缝。大体积混凝土开列的主要原因之一，是由于混凝土在硬化过程中，水泥和水起化学反应，产生大量的水化热引起混凝土的温度上升，如果热量不能很快散失，内部和外部温差过大，就将产生温度应力，使结构内部受压，外部受拉。混凝土在硬化初期，只有很低的抗拉强度，如果由内外温度差引起的拉应力超过混凝土早期抗拉强度时，混凝
5、土就要产生裂缝。 防止这类裂缝产生的措施是：尽量选用低热或中热降低泥矿渣水泥、粉煤灰水泥; 减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在 450kg/m2 以下; 降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在 0.60 以下; 改善骨科级配，掺加粉煤灰或高效减少水剂等来减少水泥用量，降低水化热; 改善混凝土的搅拌工艺，采用“二次风冷”新工艺降低混凝土的浇筑温度; 在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌和物的流动性、保水性，降低水热化，推迟热峰出现的时间; 合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束; 在大体积混凝土内部设置冷却管道，通过冷水或冷气冷却，减小混凝土的内部
6、温差; 加强混凝土温度的监控，及时采取冷却保护措施; 加强混凝土养护，保持砼湿润，缓慢冷却，在寒冷季节，采取保温措施，以防寒潮袭击。是混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。 3.1.3 构件硬化成型后，在使用中，如果温度较大，构件内部温度梯度就极大，也会引起构件开裂。 预防产生此类裂缝的措施是：采用隔热(或保温)措施，尽量减少构件内部温度梯度，在配筋时应考虑温度力的影响。 3.2 混凝土收缩引起的裂缝 3.2.1 混凝土在空气中结硬时，体积要缩小，产生收缩变形，当受到约束时，就可能导致裂缝的产生。 3.2.2 在配筋率较高的构件中，由于钢筋对周围混凝土的
7、约束作用增强，混凝土的收缩也会受到钢筋的限制而产生拉应力，引起构件局部裂缝。 3.2.3 新老混凝土界面容易产生收缩裂缝。 3.2.4 防止和减少收缩裂缝的措施：合理设置收缩缝;改善水泥土性能，选用收缩量小的水泥，降低水灰比，同时掺加合适的减水剂，减少水泥用量;配筋率不宜过高，设置构造钢筋收缩裂缝健分布均匀，避免发生集中的大裂缝;严格控制混凝土搅拌和施工的配合比砼的用水量，绝对不能大于配合比设计所给定的用水量；加强混凝土的时期养护，并适应当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。 3.3 混凝土塑性坍落引起的裂缝 3.3.1 混凝土塑性坍落发生在混凝土浇筑后的头几个小时内，这时混凝土还处于塑
8、性状态，如果混凝土出现泌水现象，在重力作用下混合料中的固体颗粒有向下沉移而水向上浮动的倾向。这种移动当受到钢筋骨架或者模板约束时，在上部就容易形成沿钢筋长度方向的裂缝。 3.3.2 预防措施是：要仔细选择集料的配级，做好混凝土的配合比设计，特别是要控制水灰比，采用适量的减水剂，增加砼的和易性;砼浇筑前将基础和模板洒水均匀湿透，施工时混凝土既不能漏振也不能过振，避免混凝土泌水现象的发生，防止模板沉陷;砼浇筑完后及时覆盖潮湿的草垫、麻片等，保持砼终凝前表面湿润；如果发生这类裂缝，可在混凝土终凝以前重新抹面压光，使裂缝闭合。 3.4 基础不均匀沉降引起的裂缝 3.4.1 基础不均匀沉降，使超静结构受
9、迫，从而导致裂缝。 3.4.2 防止基础不均匀引起裂缝的措施是：是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。是保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。是模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。根据地基条件及上部结构形式，采用合理的构造措施及设置沉降缝。 3.5 碱骨科化学反应引起的裂缝 3.5.1 原因和分析：碱骨科反应是指混凝土孔隙中水泥的碱性溶液与活性骨科(含活性 Si02)化学反应，生成碱硅酸凝胶，碱硅胶温水后可产生膨胀，使混凝土胀裂，开始时在混凝土表面形成不规则的
10、细小裂缝，然后由表及里地发展，裂缝中充满了白色深沉。 3.5.2 预防措施：碱骨科化学反应对结构件的耐久性影响极大，为了控制碱骨科的化学反应速度应选择优质骨科和低含碱量水泥，并提高混凝土的密实度和采用较低的水灰比。 4 结语 裂缝是水利建筑物混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低水利建筑物的抗渗能力，影响水利建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响水利建筑物的承载能力。因此，必须对混凝土裂缝进行深入细致的调查研究，区别对待，在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，以保证水利工程建筑物的构件的安全、稳定地工作。 参考文献 1王顶堂.大体积混凝土裂缝控制技术应用研究J.安徽建筑工业学院学报(自然科学版), 2008,(06) . 2王朋. 大体积混凝土施工温度控制计算J. 安徽水利水电职业技术学院学报, 2008,(03) . 3 陈斌. 混凝土配合比优化及结构早期裂缝防治研究D.浙江大学, 2005 . 4宗永红. 乌鲁木齐地区碱-骨料反应及预防措施的研究D. 新疆大学, 2005 .
