水利工程大體積混凝土裂縫成因及控制措施研究

1、水利工程大體積混凝土裂縫成因及控制措施研究摘要：水利工程中的大體積混凝土是常見的一種建筑體，但是由 于各種原因?qū)е禄炷脸霈F(xiàn)不同的裂縫，嚴(yán)重影響到水利工程的整 體建筑使用及工程的質(zhì)量。對(duì)大體積混凝土裂縫進(jìn)行分類，分析了 其形成的原因，并圍繞如何避免裂縫的產(chǎn)生提出一些控制措施。關(guān)鍵詞：水利工程；混凝土施工；裂縫成因；控制措施1 1 前言隨著我國(guó)建筑技術(shù)的快速發(fā)展，為滿足工程的質(zhì)量及外觀要求， 工程結(jié)構(gòu)主流框架也由磚混結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。但在水利 建筑業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，影響建筑質(zhì)量的問題也凸顯出來，其中混 凝土的裂縫問題成為當(dāng)前熱點(diǎn)?；炷恋牧芽p不僅給工程本身帶來 極大的危害，也嚴(yán)重影響了施

2、工單位的形象和信譽(yù)，又給后期維護(hù) 帶來經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。所以各設(shè)計(jì)和施工單位都在尋找能在設(shè)計(jì)、施 工過程控制裂縫的方法，力爭(zhēng)把裂縫控制于工程完工以前。本文正 是基于以上原因，通過對(duì)水利工程中混凝土裂縫的成因進(jìn)行分析， 找出導(dǎo)致裂縫的原因，然后提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，以便能在施工中 避免裂縫的生成，從而提高水利工程整體的質(zhì)量。2 2 裂縫的主要類型2.12.1 收縮裂縫(1)(1)表面裂縫，大體積混凝土的內(nèi)部熱量向外散發(fā)的較慢，而其 外表面與外界接觸溫度散熱速度較快，由于其內(nèi)部和表面的散熱速 率不一樣，在混凝土的表面會(huì)產(chǎn)生一種溫度梯度，引發(fā)表面產(chǎn)生拉 應(yīng)力，內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力；如果溫差產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力超過此

3、時(shí)的混 凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生裂縫，一般出現(xiàn)在混凝 土澆筑后的第 3-43-4 天。(2)(2)貫穿裂縫，混凝土在澆筑數(shù)天后由于逐漸降溫而產(chǎn)生收縮， 再加上混凝土硬化過程中拌合水的水化以及膠質(zhì)體的膠凝等作用， 使得混凝土結(jié)構(gòu)開始收縮，由于受到基底或結(jié)構(gòu)本身的約束，也會(huì) 產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此拉應(yīng)力超過混凝土此時(shí)的極限抗拉強(qiáng)度，在混凝 土結(jié)構(gòu)的薄弱區(qū)域就可能產(chǎn)生貫穿裂縫，這種收縮裂縫危害較大。2.22.2 塑性塌落裂縫在混凝土澆筑過程中或者在澆筑初步成型時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生一種塑性 塌落裂縫。因?yàn)樵诨炷恋某尚瓦^程中，其拌合物中的骨料緩慢下 沉，水向上浮，此時(shí)鋼筋上面的混凝土被鋼筋支頂，而鋼筋

4、兩側(cè)及 其下方的混凝土產(chǎn)生下沉，導(dǎo)致混凝土沿鋼筋表面產(chǎn)生順筋裂縫。塑性塌落裂縫在大流動(dòng)性混凝土中表現(xiàn)尤為嚴(yán)重，該裂縫多出現(xiàn) 在鋼筋的表面或梁板交接的陰角處。澆筑初凝以前混凝土粗骨料下 沉，灰漿上浮，灰漿白身收縮性比較大，這樣就會(huì)形成沿板根分布 的裂縫，這種裂縫寬達(dá)1-3dm,1-3dm,長(zhǎng)達(dá)幾十公分。這種塌落性裂縫與 混凝土的坍落度的大小和細(xì)骨料的含量有著直接的關(guān)系，水灰比越 大，細(xì)骨料含量越大，混凝土的流動(dòng)性也就越大，就越容易產(chǎn)生塌 落性裂縫。2.32.3 水化熱裂縫水化熱裂縫多在大體積混凝土中發(fā)生。由于混凝土水化熱過高， 在凝固過程中釋放出大量的水化熱，致使混凝土內(nèi)部溫度與混凝土 表面溫度

5、以及外部環(huán)境的溫度相差較大，加之有結(jié)構(gòu)白身約束存 在，從而產(chǎn)生溫度和收縮應(yīng)力，導(dǎo)致水化熱裂縫的產(chǎn)生。通常情況 下，大體積混凝土當(dāng)混凝土內(nèi)部與表面溫度超過 2424 C,C,混凝土表面 溫度與環(huán)境溫度超過 15C15C 時(shí)，最高澆筑溫度大于 27C27C 時(shí)，則易出 現(xiàn)水化熱裂縫。2.42.4 干縮裂縫該裂縫多出現(xiàn)在混凝土硬化過程中。由于混凝土失水后干燥，引 起體積收縮變形，這種體積變形受到約束時(shí)，就可能產(chǎn)生干縮裂縫。 主要是由于膠體中的毛細(xì)管受壓力所造成的，如果混凝土水灰比增 大，毛細(xì)管孔隙也增多，混凝土體積收縮也相應(yīng)增大；當(dāng)混凝土周 圍存在約束時(shí)，混凝土內(nèi)部將產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)其拉應(yīng)力超過混凝土

6、 抗拉強(qiáng)度極限值時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫。水泥用量和水灰比 較大，其干燥收縮變形也越大，且收縮延續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，如果混凝土 保溫養(yǎng)護(hù)不到位，則會(huì)使混凝土早期收縮加劇。混凝土干縮裂縫， 一般有三種形狀：不規(guī)則龜紋狀或放射狀裂紋，多發(fā)生在板、墻的 板面部位；每隔一段距離出現(xiàn)一條裂縫，此類裂縫多發(fā)生在框架梁、 基礎(chǔ)梁上面；出現(xiàn)在混凝土現(xiàn)澆板埋管部位的裂縫，沿埋管走向分布。3 3 裂縫產(chǎn)生的原因3.13.1 干縮裂縫干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后或是混凝土澆筑完畢后的一 周左右，由于水泥漿中水分的蒸發(fā)會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生干縮，另外 混凝土干縮和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的 性質(zhì)和用量、

7、外加劑的用量等有關(guān)。干縮裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而 導(dǎo)致變形?；炷潦芡獠織l件的影響，表面水分損失過快，變形較 大，而同時(shí)混凝土內(nèi)部水分散發(fā)速度較慢，變形較小，較大的表面 干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。對(duì)于 混凝土結(jié)構(gòu)而言，外界相對(duì)濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂 縫越易產(chǎn)生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀和網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，在大體積混凝 土中平面部位較為常見，較薄的梁板中多沿其短軸方向分布。干縮 裂縫會(huì)使混凝土的耐久性能下降，外界侵蝕物質(zhì)較為容易從裂縫中 進(jìn)入混凝土內(nèi)部，在通過混凝土保護(hù)層后起鋼的銹蝕從而影響鋼筋 混凝土的耐久性，在水壓力的作用下

8、會(huì)產(chǎn)生水力劈裂影響混凝土的 承載力等等。3.23.2 塑性收縮裂縫塑性收縮裂縫一般出現(xiàn)在干熱、大風(fēng)天氣時(shí)，裂縫多呈中間寬、 兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一；較短的裂縫為 2-3dm,2-3dm,較長(zhǎng)的可達(dá) 2-3m2-3m。塑性收縮裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土在終凝前沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度 很小時(shí)，受到高溫或者較大風(fēng)力的影響，表面失水過快，造成毛細(xì) 管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時(shí)混凝土的強(qiáng) 度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。除此以外，影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素還有水灰比、環(huán) 境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度記憶混凝土的凝結(jié)時(shí)間等。4 4 混凝土裂縫的預(yù)防措施4.14.1 干縮裂縫預(yù)防措施(1)(1)

9、 選用收縮性較小的水泥。一般用中低熱水泥或粉煤灰水泥， 同時(shí)降低混凝土中的水泥用量。在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，盡量控制好水灰 比的數(shù)值，必要時(shí)可摻加合適的減水劑，以改善混凝土的工作性能(2)(2) 根據(jù)工地實(shí)際情況，嚴(yán)格控制好混凝土攪拌和施工中的配合 比，尤其需要注意砂、石粗細(xì)骨料的含水率，控制好混凝土的用水 量。(3)(3) 采用合理的澆筑工藝。混凝土施工時(shí)可采用薄層混凝土澆搗 施工，保證單層混凝土中溫度均勻分布，還有利于振搗密實(shí)，提高 混凝土結(jié)構(gòu)整體的彈性模量；在工程結(jié)構(gòu)中，結(jié)合合理的設(shè)計(jì)分析 以及工程實(shí)踐，在保證工程質(zhì)量和施工方便的前提下，為混凝土結(jié) 構(gòu)留設(shè)施工縫，減少對(duì)混凝土收縮的約束，對(duì)于預(yù)防

10、混凝土產(chǎn)生裂 縫有一定的作用；除了在施工過程中采取各種有效措施，減小混凝 土的溫度應(yīng)力的同時(shí)，在設(shè)計(jì)方面要重視合理的配置構(gòu)造筋，從而 達(dá)到在事先對(duì)溫度應(yīng)力進(jìn)行控制的目的。(4)(4) 加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)。大體積混凝土由于水化放熱會(huì)導(dǎo)致 溫度持續(xù)升高，在升溫的時(shí)間內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)散熱，而當(dāng)混凝土處于降溫 階段需要保溫覆蓋，以減小內(nèi)表溫差。對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，主要是 保持適宜的溫度及濕度條件，有時(shí)也會(huì)起到保濕的效果。在混凝土 澆筑后，為了保證降溫速率不致太快，減小混凝土的開裂趨勢(shì)，必 須采用嚴(yán)格的保溫養(yǎng)護(hù)措施。特別是在冬季施工時(shí)，需要適當(dāng)延長(zhǎng) 混凝土的保溫覆蓋時(shí)間，并涂刷養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。4.24.2 塑性

11、收縮裂縫預(yù)防措施(1)(1)選用干縮值較小且早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥， 減少混凝土的收縮能力；嚴(yán)格控制混凝土的水灰比，在施工過程中 需要嚴(yán)格控制水的添加，盡量減少混凝土中水泥及水的用量。(2)(2)在澆筑混凝土之前先將基層與模板進(jìn)行澆水，使其均勻濕透。 為了防止在澆筑混凝土后，由于基層或模板較為干燥，從混凝土內(nèi) 吸收水分而使混凝土產(chǎn)生塑性收縮。(3)(3) 在混凝土澆筑完成后，應(yīng)及時(shí)在混凝土結(jié)構(gòu)表面覆蓋塑料薄 膜、潮濕的草墊、麻片，或者進(jìn)行養(yǎng)護(hù)等，使混凝土在終凝前保持 表面濕潤(rùn)；特別是在高溫和大風(fēng)天氣要設(shè)置遮陽和擋風(fēng)設(shè)施，及時(shí) 養(yǎng)護(hù)，具體的養(yǎng)護(hù)方式及覆蓋物應(yīng)該根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)具體情況以及 工程周圍的環(huán)境進(jìn)行合適的選擇。參考文獻(xiàn)11 李繼業(yè).建筑施