小议水利工程中混凝土裂缝成因及其预防措施
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作者: 申自富
摘 要：混凝土裂缝是水利工程中普遍存在的一种现象，它的出现不仅降低建筑物的抗渗能力、影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋锈蚀、混凝土碳化、降低材料的耐久性。因此要对混凝土裂缝认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取有效的措施来预防其出现和裂变，确保建筑物和工程安全、稳定。
关键词：水利工程；混凝土裂缝；预防对策
中图分类号：TV 文献标识码：A
1概述
混凝土是目前工程中使用量最大的一种建筑材料，被广泛应用于工业、民用建筑、农林、城市建设、水利工程。然而，许多混凝土结构在建设与使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝。这不仅影响建筑物的外观，更危及建筑物的正常使用和结构的耐久性。因此，混凝土裂缝问题倍受工程界关注，如何辨别裂缝的类型、如何区分裂缝的成因以及如何预防裂缝的产生成为越来越重要的研究课题。
2 混凝土裂缝的分类
2.1 按裂缝的成因划分
2.1.1 结构性裂缝：指由各种外荷载引起的裂缝，又称荷载裂缝；包括由外荷载的直接应力引起的裂缝和在外荷载作用下结构次应力引起的裂缝。
2.1.2 非结构性裂缝：是指由各种变形变化引起的裂缝；包括温差、干缩湿胀和不均匀沉降等因素引起的裂缝；这类裂缝是在结构的变形受到限制时引起的内应力造成的。国内外的研究资料以及大量的工程实践看，非结构性裂缝在工程中占了绝大多数，约为80%，其中以收缩裂缝为主要类型。
2.2 按裂缝产生的时间划分
2.2.1 施工期间出现裂缝：包括沉降收缩裂缝、自身收缩裂缝、温度裂缝、施工操作不当或养护不到位而出现的裂缝、早期冻胀作用引起的裂缝以及一些其它形式的不规则裂缝。
2.2.2 使用期间出现裂缝：包括钢筋锈蚀膨胀产生的裂缝、盐碱类介质及酸性侵蚀气液引起的裂缝、碱骨料反应引起的裂缝以及循环动荷载作用下损伤累积引起的疲劳裂缝等。
2.3 按裂缝的形状划分可分为
2.3.1 纵向裂缝：平行于构件底面，顺筋分布，主要由钢筋锈蚀作用引起。
2.3.2 横向裂缝：垂直于构件底面，主要由荷载作用、温差作用引起。
2.3.3 剪切裂缝：由于竖向荷载或震动位移引起。
2.3.4 斜向裂缝：常见于墙体与混凝土梁，主要因地基的不均匀沉降以及温差作用或抗剪承载力不足引起。
2.4 按裂缝的发展状态划分
2.4.1 稳定裂缝：这种裂缝不影响持久应用，包括两类，一类是在运动过程中可以自愈合的裂缝，常见于一些新建的防水工程中，这是由于裂缝处水泥颗粒在渗漏过程中与水进一步化合，两者形成的凝胶物质将胶合裂缝封闭，从而渗漏停止，裂缝达到自愈；另一类是处于稳定运动中的裂缝，如在周期性荷载作用下产生的周期性扩展和闭合的裂缝。
2.4.2 不稳定裂缝：这种裂缝将产生不稳定性的扩展，影响结构物的持久使用，应视其扩展部位，采取相应的措施。
3 混凝土裂缝的成因
3.1 材料质量问题
材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好。如果水泥的强度不够，水泥受潮或超期，使混凝土强度达不到设计值，就可能导致混凝土开裂。只有把好材料的质量关，工程质量才能在根本上得到保证。
3.2 混凝土配比问题
混凝土配合比设计不当会直接影响混凝土的抗拉强度，是造成其开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等，这几个因素是互相关联的。
3.3 施工中的问题
由于施工原因造成裂缝出现的因素很多。水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。模板构造不当，漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过拆模等都有可能造成混凝土开裂。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能使裂缝产生的直接或间接原因。
4 混凝土裂缝的预防措施
4.1 合理设计方案
良好的施工方案与预防、控制裂缝有很大的关系；确定各种混凝土的允许裂缝宽度后，根据其裂缝宽度要求进行设计，可以有效的控制混凝土裂缝的产生。施工方案主要应确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气或昼夜温差大的日子。
4.2 控制原料质量
根据结构的要求选择合适的原材料，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；选择适宜的混凝土强度等级及水泥品种、等级和级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求；尽量避免采用早强高的水泥，同时可以适当减少水泥的用量，尽量控制在460kg/m3以下，以减少水化热量；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。
4.3 加强施工质量
在水利施工中混凝土裂缝的防治工作尤为重要，据相关资料统计显示，由施工质量原因而产生的裂缝发生率在95%以上。主要体现在对新浇混凝土的早期养护工作，以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。
在施工阶段要注意以下问题：混凝土要有合适的配合比，要满足强度要求、施工要求，还要从防止产生裂缝的根本原因出发；钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固，以免施工中变形。钢筋上的污物要清除干净，以免影响钢筋与混凝土粘结力；浇筑、振捣操作合理，特别是振捣操作技术，过分地振捣对混凝土均匀性有害，振捣不足也不能保证混凝土的密实度；控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护；对于较大体积混凝土，施工时应充分考虑水泥的水化热问题。
后期养护时需要注意以下问题：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；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。
4.4 混凝土裂缝表面修补
当混凝土表面裂缝较多或分布面较广时，增加一层水泥砂浆或细石混凝土面层进行处理，首先将裂缝附近的混凝土表面凿毛，然后沿深进裂缝凿成深15-20mm和宽150-200mm的凹槽，再用钢丝刷配以高压水清洗并洒水湿润，然后刷一层水泥砂浆，再用1:2水泥砂浆分2-3层涂抹，总厚度控制在10-20mm左右，并用铁抹压密抹光。最后用水泥净浆及1:2.5的水泥砂浆交替抹压4-5遍，即可形成刚性防水层，并进行覆盖，同时洒水养护。
总结
混凝土裂缝问题是项技术难题，长期困扰着水利工程界；近年来，随着高早强型水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推广、混凝土强度等级的提高、大体积混凝土的涌现，在取得成效的同时也使裂缝问题更为突出，甚至成为混凝土质量问题的焦点。本文分析了在水利工程中混凝土裂缝的分类、形成的原因，并针对其原因讨论了防治裂缝的措施，在今后具体的设计、施工及后期养护上就要靠工程人员多观察、多比较，出现问题后多分析，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是可以避免的。
参考文献
[1]李凯丰，魏国正．浅析混凝土裂缝的原因、预防与处理[J].四川建材，2006.
[2]柏柱塘.浅谈水工混凝土裂缝成因与防治措施[J].甘肃科技，2006.
[3]钟进章.混凝土裂缝成因及控制措施[J].混凝土，2004.
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