試論水利施工中砼裂縫產生的原因及防治
General 更新 2024年05月05日
[論文關鍵詞] 水利工程 混凝土 裂縫 施工
[論文摘 要] 砼裂縫直接影響著水利工程的外觀和耐久性，應給予高度重視。本文分析了水利施工中砼裂縫產生的原因，並從多個角度提出了系統的防治措施，以供參考。
水利工程施工中，混凝土開裂會使混凝土內部的鋼筋材料產生腐蝕，降低鋼筋砼結構的承載力、耐久性和使用壽命，甚至會威脅著人們的生命和財產安全。因此，在水利工程中，應對混凝土的裂縫產生原因進行仔細分析，並在施工中採取有針對性的措施來預防裂縫的出現和發展，保證建築物的使用安全。
1、水利施工中砼裂縫產生的原因
混凝土在凝固的過程中，會逐漸散熱和蒸發，這是引起混凝土體積收縮的主要原因，尤其是一些大體積的混凝土。如果混凝土在收縮時受到外界環境的約束，就會自然的形成收縮應力，當這種應力超出當時混凝土極限抗拉強度時，混凝土就會產生裂縫。裂縫是混凝土建築物最常見的病害之一。裂縫是材料的不連續現象，屬於物理性病害，是水工混凝土耐久性的首要影響因素。裂縫的出現，多數在施工期就存在，有的雖然在施工期以後，也多在執行初期5~10年以內，不是由於執行期長工程老化問題，而是早期的問題。裂縫的存在直接導致混凝土抗拉效能的降低，裂縫也會引導有害物質進入混凝土內部，造成鋼筋鏽蝕，甚至混凝土結構破壞。對於水庫蓄水發電和灌溉來說，擋水混凝土結構的裂縫會直接引起滲漏，如果滲漏量達到一定程度，就直接危及工程的蓄水能力；對於混凝土重力壩來說，如果裂縫達到一定貫穿深度和寬度，會引起壩體揚壓力的急劇增長，削弱壩體的抗滑能力，對結構抗震非常不利、甚至會對整個壩滑能力，對結構抗震非常不利，甚至會對整個壩體的結構穩定和安全造成威脅。
溫差裂縫是由於混凝土內部和外部之間產生溫差所引起的，溫差產生的原因是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大。在溫度正負交替過程中，混凝土微孔中的水成為結冰或過冷的水，體積膨脹產生凍脹壓力，過冷的水遷移產生滲透壓力，當兩者的附加作用力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土就遭受破壞。溫差裂縫主要有三種情況：（1）水工混凝土在施工初期，產生大量的水化熱，內外的溫差使其產生裂縫；（2）混凝土拆模前後，混凝土表面的溫度會急速下降，裂縫產生；（3）由於混凝土內部溫度到達極限，但是熱量散發慢，而產生溫差裂縫。施工中的大體積混凝土，主要是由於溫差產生裂縫，諸如水工大壩、分洪閘、攔河壩等體積水工混凝土更易發生此類裂縫。
1.3安定性裂縫
安定性裂縫主要是龜裂，通常是因為混凝土的質量不合格引起的。另外，鋼筋因為外界的腐蝕也會引起混凝土裂縫。
2、水工砼裂縫的防治措施
2.1優化混凝土的設計配合比
採集原材料進行試拌，儘可能地減少水泥用量，新增I級粉煤灰，將水膠比控制在規範允許的範圍內，粗骨料採用二級配。摻入適量的粉煤灰對改善混凝土的和易性、降低溫升、減少收縮、提高抗侵蝕具有良好的作用。在裂縫易發生部位如孔洞周圍以及轉角處佈置一些斜筋，從而讓鋼筋代替混凝土承擔拉應力，這樣可以有效的控制裂縫的發展。為了避免裂縫的出現，在設計中利用中低強度底水泥充分利用混凝土的後期強度。在工程結構設計中要特別注意降低結構的約束度。對於混凝土中鋼筋保護層的厚度應當儘量取較小值，因為保護層的厚度愈大愈容易發生裂縫。
2.2加強混凝土養護措施
在混凝土拆模後要掛草簾或鋪草澆水，以便養護保溼。初澆注的混凝土就好像初生嬰兒，要加倍的關心和愛護。混凝土的保養不僅是為了預防初期產生裂縫，還能促進混凝土後期的穩定，保障其承壓能力和強韌度。對於混凝土的養護，在現代水利工程施工中，都需要得到充分的認識和重視。由於鋼筋鏽蝕是氧化反應，氧化是產生鏽的主要原因，因此，加強混凝土的密實度，防止空氣進入，加強混凝土表面的保護層厚度，預防氧化。在混凝土表面噴塗或塗刷聚合水泥砂漿、瀝青、環氧樹脂等防腐層。選擇抗腐蝕性強的鋼筋材料和混凝土材料，避免使用鹼骨料等措施，對防止混凝土裂縫有較好的效果。鹼骨料化學反應對結構的耐久性影響很大，為控制鹼骨料的化學反應，最好選擇優質骨料和低含鹼量的水泥以及中性拌和水，在提高混凝土密實度的同時合理降低水灰比。
2.3避免混凝土基礎不均勻沉降
解決方法有減輕結構的重量，合理安排施工的工序，改善混凝土結構等。如果只簡單的依靠減輕結構重量來控制沉降，只會使整個結構的自身重量加大，穩定性不強，會加重不均勻的沉降。在工程實踐中，應以抵抗不均勻沉降為主要保護措施。
2.4塑性收縮裂縫的預防措施
首先是要選擇合適的材料，一般選用幹縮值較小、強度好的矽酸鹽或普通矽酸鹽水泥。嚴格控制水灰比例，摻加高效減水劑來增加混凝土的強度，減少水和水泥的分量。在澆注混凝土之前，將基層和模板澆水均勻溼透。要及時在混凝土的表面覆蓋一層薄膜，保證混凝土的溼度，或者在混凝土表面噴灑養護劑等進行養護。如果在高溫和大風天氣施工的話，最好設定防風和遮陽的設施，積極保護混凝土結構。
2.5沉陷裂縫的預防措施
要保證地基的穩定，對鬆軟土的地質結構在施工前要進行必要的夯實和加固。要保證模板有足夠的強度和剛度，有較強的支撐力，保證地基的受力均勻。混凝土在澆注的過程中不能被水浸泡，模板的拆除要控制在一定的時間以內，還要注意拆模的先後順序。在凍土上搭設模板時要注意採取一定的預防措施。
2.6施工管理措施
首先，要增加技術含量，加強技術管理。技術是貫徹整個施工工藝流程的重要工作。在混凝土澆築施工過程中的施工技術至關重要，可以影響到整個工程的質量及安全。因此，技術管理在施工中具有重要作用。要建立技術交底責任制，並加強施工質量檢驗、監督和管理，從而提高質量；嚴格依照施工技術規範及質量標準進行檢驗，建立健全質量檢測機構和檢驗制度。其次，實行全面的質量管理，全面提高工程質量。在全面質量管理中，質量和全部管理目標的實現有關，它把過去的以事後檢驗和把關為主轉變為以預防為主；從過去的就事論事、分散管理，轉變為以系統的觀點為指導進行全面的綜合治理，突出以質量為中心，圍繞質量開展全員的工作，從而提高工程質量。
3、結束語
混凝土產生裂縫的原因是多方面的，如荷載引起的應力裂縫、有地基沉降不均引起的沉降裂、溫差或溫度變化引起的溫度裂縫，養護不善引起的收縮裂縫等。為防止混凝土產生裂縫，必須從配合比設計、施工質量控制、混凝土溫度控制、混凝土養護、施工管理等方面採取系統措施。
參 考 文 獻
[1] 鞠麗豔.混凝土裂縫抑制措施的研究進展[J].混凝土,2002,***05***.
[2] 鍾進章.混凝土裂縫成因及控制措施[J].混凝土,2004,***10***.
[3] 毛登睿.水工混凝土裂縫的修補處理方法與實踐[J].混凝土,2006,***07***.
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[論文摘 要] 砼裂縫直接影響著水利工程的外觀和耐久性，應給予高度重視。本文分析了水利施工中砼裂縫產生的原因，並從多個角度提出了系統的防治措施，以供參考。
水利工程施工中，混凝土開裂會使混凝土內部的鋼筋材料產生腐蝕，降低鋼筋砼結構的承載力、耐久性和使用壽命，甚至會威脅著人們的生命和財產安全。因此，在水利工程中，應對混凝土的裂縫產生原因進行仔細分析，並在施工中採取有針對性的措施來預防裂縫的出現和發展，保證建築物的使用安全。
1、水利施工中砼裂縫產生的原因
混凝土在凝固的過程中，會逐漸散熱和蒸發，這是引起混凝土體積收縮的主要原因，尤其是一些大體積的混凝土。如果混凝土在收縮時受到外界環境的約束，就會自然的形成收縮應力，當這種應力超出當時混凝土極限抗拉強度時，混凝土就會產生裂縫。裂縫是混凝土建築物最常見的病害之一。裂縫是材料的不連續現象，屬於物理性病害，是水工混凝土耐久性的首要影響因素。裂縫的出現，多數在施工期就存在，有的雖然在施工期以後，也多在執行初期5~10年以內，不是由於執行期長工程老化問題，而是早期的問題。裂縫的存在直接導致混凝土抗拉效能的降低，裂縫也會引導有害物質進入混凝土內部，造成鋼筋鏽蝕，甚至混凝土結構破壞。對於水庫蓄水發電和灌溉來說，擋水混凝土結構的裂縫會直接引起滲漏，如果滲漏量達到一定程度，就直接危及工程的蓄水能力；對於混凝土重力壩來說，如果裂縫達到一定貫穿深度和寬度，會引起壩體揚壓力的急劇增長，削弱壩體的抗滑能力，對結構抗震非常不利、甚至會對整個壩滑能力，對結構抗震非常不利，甚至會對整個壩體的結構穩定和安全造成威脅。
溫差裂縫是由於混凝土內部和外部之間產生溫差所引起的，溫差產生的原因是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大。在溫度正負交替過程中，混凝土微孔中的水成為結冰或過冷的水，體積膨脹產生凍脹壓力，過冷的水遷移產生滲透壓力，當兩者的附加作用力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土就遭受破壞。溫差裂縫主要有三種情況：（1）水工混凝土在施工初期，產生大量的水化熱，內外的溫差使其產生裂縫；（2）混凝土拆模前後，混凝土表面的溫度會急速下降，裂縫產生；（3）由於混凝土內部溫度到達極限，但是熱量散發慢，而產生溫差裂縫。施工中的大體積混凝土，主要是由於溫差產生裂縫，諸如水工大壩、分洪閘、攔河壩等體積水工混凝土更易發生此類裂縫。
1.3安定性裂縫
安定性裂縫主要是龜裂，通常是因為混凝土的質量不合格引起的。另外，鋼筋因為外界的腐蝕也會引起混凝土裂縫。
2、水工砼裂縫的防治措施
2.1優化混凝土的設計配合比
採集原材料進行試拌，儘可能地減少水泥用量，新增I級粉煤灰，將水膠比控制在規範允許的範圍內，粗骨料採用二級配。摻入適量的粉煤灰對改善混凝土的和易性、降低溫升、減少收縮、提高抗侵蝕具有良好的作用。在裂縫易發生部位如孔洞周圍以及轉角處佈置一些斜筋，從而讓鋼筋代替混凝土承擔拉應力，這樣可以有效的控制裂縫的發展。為了避免裂縫的出現，在設計中利用中低強度底水泥充分利用混凝土的後期強度。在工程結構設計中要特別注意降低結構的約束度。對於混凝土中鋼筋保護層的厚度應當儘量取較小值，因為保護層的厚度愈大愈容易發生裂縫。
2.2加強混凝土養護措施
在混凝土拆模後要掛草簾或鋪草澆水，以便養護保溼。初澆注的混凝土就好像初生嬰兒，要加倍的關心和愛護。混凝土的保養不僅是為了預防初期產生裂縫，還能促進混凝土後期的穩定，保障其承壓能力和強韌度。對於混凝土的養護，在現代水利工程施工中，都需要得到充分的認識和重視。由於鋼筋鏽蝕是氧化反應，氧化是產生鏽的主要原因，因此，加強混凝土的密實度，防止空氣進入，加強混凝土表面的保護層厚度，預防氧化。在混凝土表面噴塗或塗刷聚合水泥砂漿、瀝青、環氧樹脂等防腐層。選擇抗腐蝕性強的鋼筋材料和混凝土材料，避免使用鹼骨料等措施，對防止混凝土裂縫有較好的效果。鹼骨料化學反應對結構的耐久性影響很大，為控制鹼骨料的化學反應，最好選擇優質骨料和低含鹼量的水泥以及中性拌和水，在提高混凝土密實度的同時合理降低水灰比。
2.3避免混凝土基礎不均勻沉降
解決方法有減輕結構的重量，合理安排施工的工序，改善混凝土結構等。如果只簡單的依靠減輕結構重量來控制沉降，只會使整個結構的自身重量加大，穩定性不強，會加重不均勻的沉降。在工程實踐中，應以抵抗不均勻沉降為主要保護措施。
2.4塑性收縮裂縫的預防措施
首先是要選擇合適的材料，一般選用幹縮值較小、強度好的矽酸鹽或普通矽酸鹽水泥。嚴格控制水灰比例，摻加高效減水劑來增加混凝土的強度，減少水和水泥的分量。在澆注混凝土之前，將基層和模板澆水均勻溼透。要及時在混凝土的表面覆蓋一層薄膜，保證混凝土的溼度，或者在混凝土表面噴灑養護劑等進行養護。如果在高溫和大風天氣施工的話，最好設定防風和遮陽的設施，積極保護混凝土結構。
2.5沉陷裂縫的預防措施
要保證地基的穩定，對鬆軟土的地質結構在施工前要進行必要的夯實和加固。要保證模板有足夠的強度和剛度，有較強的支撐力，保證地基的受力均勻。混凝土在澆注的過程中不能被水浸泡，模板的拆除要控制在一定的時間以內，還要注意拆模的先後順序。在凍土上搭設模板時要注意採取一定的預防措施。
2.6施工管理措施
首先，要增加技術含量，加強技術管理。技術是貫徹整個施工工藝流程的重要工作。在混凝土澆築施工過程中的施工技術至關重要，可以影響到整個工程的質量及安全。因此，技術管理在施工中具有重要作用。要建立技術交底責任制，並加強施工質量檢驗、監督和管理，從而提高質量；嚴格依照施工技術規範及質量標準進行檢驗，建立健全質量檢測機構和檢驗制度。其次，實行全面的質量管理，全面提高工程質量。在全面質量管理中，質量和全部管理目標的實現有關，它把過去的以事後檢驗和把關為主轉變為以預防為主；從過去的就事論事、分散管理，轉變為以系統的觀點為指導進行全面的綜合治理，突出以質量為中心，圍繞質量開展全員的工作，從而提高工程質量。
3、結束語
混凝土產生裂縫的原因是多方面的，如荷載引起的應力裂縫、有地基沉降不均引起的沉降裂、溫差或溫度變化引起的溫度裂縫，養護不善引起的收縮裂縫等。為防止混凝土產生裂縫，必須從配合比設計、施工質量控制、混凝土溫度控制、混凝土養護、施工管理等方面採取系統措施。
參 考 文 獻
[1] 鞠麗豔.混凝土裂縫抑制措施的研究進展[J].混凝土,2002,***05***.
[2] 鍾進章.混凝土裂縫成因及控制措施[J].混凝土,2004,***10***.
[3] 毛登睿.水工混凝土裂縫的修補處理方法與實踐[J].混凝土,2006,***07***.
大壩建設的利弊分析