1、南水北调渠道衬砌混凝土面板裂缝分析及防裂措施摘要：南水北调是一项举世瞩目跨世纪的国家重点工程，工程质量要求极为严格。作为南水北调的工程量最大、施工要求较高的渠道混凝土衬砌，由于衬砌厚度薄、断面面积大，所以衬砌混凝土产生裂缝极为普遍。笔者通过总结近几年的现场施工经验和查阅相关混凝土资料，从多方面分析了南水北调工程渠道衬砌施工混凝土裂缝产生的机理和原因，并提出了几点预防衬砌混凝土面板产生裂缝的措施。 关键词：衬砌混凝土；裂缝；防裂措施 中图分类号：TU528 文献标识码： A 引言 衬砌混凝土裂缝是目前南水北调渠道衬砌面板中最常见的质量缺陷，由于对工程质量安全有较大隐患，后期处理费用高且处理后对混
2、凝土外观有较大影响。因此在施工过程中如果能够有效控制和减少混凝土裂缝，对提高衬砌混凝土质量保证工程安全及节约成本等方面都有着重大的意义。本文将从以下几点对产生混凝土裂缝的原因和防裂措施做初步分析探讨。 1、混凝土裂缝产生的原因分析 混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性、以及结构不合理、原材料不合格（如碱骨料反应） 、模板变形、基础不均匀沉降等。 混凝土裂缝根据其产生原因及条件主要分为以下几种：塑性收缩裂缝、干缩收缩裂缝、沉降裂缝、温度裂缝和化学反应引起的裂缝。 1.1 混凝土的收缩 收缩是混凝土的固有特性，对混凝土的物理性能有着直接的影响，一般认为在水泥水
3、化热及外部气温的作用影响下引起混凝土收缩是产生的裂缝的根本原因。 1.2 混凝土材料及配合比 配合比设计不当将对混凝土的抗拉强度产生直接影响，是造成混凝土裂缝的重要原因。配合比不当通常指水泥用量偏大、水灰比不适合、含砂率不适当、骨料性质和级配不合理、选用不当外加剂等，这几个因素是互相关联的。有关试验资料显示：用水量不变时，水泥用量每增加10%，混凝土收缩增加 5%；水泥用量不变时，用水量每增加 10%，混凝土强度降低 20%，混凝土与钢筋的粘结力降低 10%。 1.3 施工过程及现场养护原因 (1)现场浇筑振捣混凝土时，振捣不均匀，过振、漏振，都将会影响混凝土内部的密实性和均匀性，成为裂缝形成
4、的诱因。 (2)混凝土浇筑过程中风力过大、气温过高易造成混凝土水分蒸发过快，从而混凝土收缩值会增加。 (3)对混凝土水化热计算不准、降温及保温措施不到位，将引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，造成混凝土产生温度裂缝。 (4)现场养护措施不到位，混凝土早期脱水严重，导致产生收缩裂缝。2、渠道混凝土衬砌面板防裂技术措施 通过以上对混凝土产生裂缝的原因和条件分析，建议从以下方面采取相关措施从而有效预防大断面渠道衬砌混凝土面板的裂缝产生。 2.1 原材料控制 增加砂石骨料堆高，在堆料场上设遮阳蓬，同时在拌和系统加强人工喷雾，降低局部小环境温度。采用遮阳冷水（冷气）预冷骨料；在满足施工图纸要求的混凝土
5、强度、耐久性和和易性的前提下，改善混凝土骨料级配，加优质的掺和料和外加剂以适当减少单位水泥用量；采用加冷水和碎冰（或刨冰）拌和混凝土；选用水化热低的水泥。 严格控制原材料的总碱含量，在原材料选材时，控制混凝土的总碱量即混凝土中水泥、粉煤灰、外加剂等原材料的含碱质量总和。水泥采用低碱普通硅酸盐水泥，碱含量不应大于 0.6%；粉煤灰等级采用 II 级灰，碱含量不应大于 1.5%；外加剂中的碱含量不应大于 10%。 合理调整混凝土骨料粒径级配，良好的级配能有效提高混凝土的和易性，降低混凝土内部孔隙率，增强混凝土浇筑密实度，有效保证混凝土强度。砂子中的有害物质如云母、有机质、粘土或淤泥等能降低混凝土强
6、度和耐久性，增大混凝土的干缩性，使用前应严格进行检验，使其控制在标准范围以内。控制针、片状粗骨料含量，减少混凝土的薄弱层面。 选用收缩值较小、早期强度较高的低碱普通硅酸盐水泥，降低水泥用量，降低混凝土凝固过程中的水化热，选用高性能的减水剂，减少混凝土配比中的用水量。 2.2 配合比控制 采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量，从而有效降低混凝土的水化热。掺外加剂混凝土和易性好，可减少混凝土拌合物的用水量且表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。 2.3 混凝土拌合及浇筑过程中的防裂措施 （1）混凝土拌合及运输过程控制 混凝土拌和程序
7、和拌和时间应通过试验测定，并严格控制。在拌和站可以通过多种措施，严格控制原材料温度、混凝土出机口温度及混凝土入仓温度。混凝土拌制用水宜采用深井地下水，便于保持水温的稳定。运输混凝土工具有隔热遮阳措施，缩短混凝土暴晒时间。在高温季节，混凝土运输车辆采用防晒措施，搭设活动遮阳蓬，车厢两侧设保温层，以减少混凝土温度回升。必要时，混凝土运输车辆用水冲洗降温。 （2）混凝土浇筑过程控制 混凝土浇筑温度不宜大于 28，同时控制浇筑温度在当月平均气温3以内，同时越低越好。混凝土要求浇筑后控制内外温差不大于 20。合理安排开仓时间，高温季节施工混凝土时，宜尽量安排在早晚和夜间施工，以避开白天高温时段浇筑混凝土
8、。采用喷雾等措施降低仓面的气温，采用仓面混凝土彩涤聚乙烯隔热板。合理安排施工工序，尽量缩短各工序时间，加快混凝土入仓速度和仓面收浆速度 浇筑过程中加强对混凝土振捣控制，提高混凝土内部密实度。加大混凝土坍落度测定频率，及时调整混凝土拌合用水量，保证入仓坍落度在配合比设计范围内。混凝土布料沿渠坡均匀分布，避免出现骨料集中及离析现象。加强关键部位振捣，特别是分仓结合部、坡脚、坡肩和齿槽等部位的振捣，提高关键部位或薄弱部位的混凝土密实度和均匀性。混凝土成型宜分四次进行抹面压光，在混凝土初凝前进行人工二次抹压收面，消除因混凝土干缩、塑性收缩产生表面裂缝，以增加表面混凝土密实度。 （3）加强混凝土初凝后的
9、养护 衬砌混凝土板结构厚度薄，表面暴露面积大，混凝土初凝后，及时有效地对表面进行覆盖养护至关重要。现场混凝土养护条件越接近标准养护条件，混凝土产生裂缝的可能性就越小。混凝土初凝后及时铺盖草袋等隔热和保温材料，加强混凝土的湿养护，避免养护面干湿交替。做好混凝土的表面保温工作，以减少内外温差，降低混凝土表面温度梯度，避免出现渠道混凝土面板表面裂缝。一般养护时间不少于 14 天，在干燥、炎热气候条件下，延长养护时间至少 28 天。 3、沉降预防措施 南水北调渠道衬砌边坡混凝土厚度多为 10cm，渠底混凝土厚度为8cm，混凝土衬砌基础的密实度及基础面平整度直接影响混凝土面板裂缝的形成和发育情况。为保证
10、边坡回填区域的压实度，防止漏压，在渠堤填筑时沿渠坡边线超填宽度不得小于 50cm 的保护层，当填方超过一定高度时尚需满足不小于 3 个月的沉降期，减少渠堤沉降对后期混凝土面板的影响。保护层开挖宜采用削坡机进行，以控制削坡机行走轨道位置及高程的方式控制坡面高程和坡面平整度。 4、衬砌面板切缝 及时对衬砌完成的混凝土面板进行切缝施工，是防止混凝土温度裂缝产生的关键因素。在混凝土面板切缝时机上，切缝不能太早或太晚，经现场多次观察，衬砌面宜在混凝土抗压强度达到 15MPa 时进行切割。当遇到气温高或温差变化大的天气时，混凝土切缝要根据外界环境的变化而及时做出调整，预防因切缝时间过晚而产生裂缝。在切缝的
11、类型上，目前南水北调工程施工中分为通缝和半缝，施工作业人员应严格按照图纸设计要求或者有关规范保证切缝深度，使其真正发挥诱导裂缝发展方向的作用。 5、结束语 混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题，由于其影响因素较多，控制起来较为困难，但是只要在施工中采取以上措施加强相关方面的控制，就能够有效的避免或减少渠道衬砌面产生裂缝，保证工程质量安全。 参考文献： 1普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ52-2006 2 水工混凝土施工规范DLT5144-2001 3 混凝土质量控制标准 GB50164-92 4渠道混凝土衬砌机械化施工单元工程质量检验评定标准NSBD8-2010,2011.11.30 5 南水北调中线干线工程渠道混凝土衬砌施工操作指南 （试行），2010.1 6 李树国，孙喜龙.水工混凝土裂缝的成因及预防措施J.水利工程，2010，8.
