水利施工职称论文发表水工混凝土裂缝成因与控制

　　摘要：混凝土在工程建设中非常重要。混凝土的裂缝问题也较为普遍。近年来，随着水利水电事业发展，混凝土研究也步入高科技领域发展的关键时期。本文对水工混凝土裂缝成因及预防控制措施进行了探讨。

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　　混凝土裂缝是施工中的一个普遍性的质量问题。混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料，由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，混凝土表面常会出现各种裂缝。微裂缝通常是一种无害裂缝，但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断地扩展和连通，最终形成肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命,严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。

　　1控制混凝土裂缝的必要性

　　1.1施工过程中混凝土裂缝大小直接影响着结构的外观和耐久性，国家规范对混凝土表面裂缝做出了规定：

　　1.1.1无侵蚀介质无防渗要求0.3mm~ 0.4mm。

　　1.1.2轻微介质侵蚀无防渗要求0.2mm~0.3mm。

　　1.1.3严重侵蚀有防渗要求0. 1mm~ 0. 2mm。《水闸施工规范》对混凝土的表面裂缝也做出了规定，允许值是：水上区0.2mm;水下区0.3mm。

　　1.2混凝土产生裂缝的原因是多方面的， 有荷载引起的应力裂缝;有地基沉降不均引起的沉降裂缝;温差或温度变化引起的温度裂缝;养护不善引起的收缩裂缝。因温度、湿度、收缩引起的裂缝，都是因变形发生的应力超过混凝土的抗拉强度形成的。水闸墩、墙结构下部出现的裂缝多为地基或基础约束引起的温度裂缝。

　　1.3为防止混凝土裂缝的产生,必须从结构设计、原材料选择、配合比设计、施工安排、施工质量、混凝土温度控制、混凝土养护和表面保护等方面采取综合措施。

　　2混凝土裂缝产生原因

　　2.1收缩变形约束裂缝

　　由于混凝土受到约束作用所引起的约束拉伸开裂，随温度变化要伴生胀缩变形，而收缩变形受到约束抑制阻碍作用则伴生拉应变和拉应力，两者超过混凝土的承耐能力，时即产生裂缝。

　　2.2结构受力裂缝

　　由于混凝土结构上的抗拉能力不足而产生的裂缝。

　　2.3化学反应胀裂

　　由于混凝土内部某种化学膨胀力在工程外表所引起的裂缝。

　　2.4塑态裂缝隙

　　由于混凝土在浇筑后呈塑性状态时因重力收缩或沉降等引发的开裂。

　　2.5水化热引起的裂缝

　　大体积混凝土由于水泥在水化过程中，产生大量水化热，得不到散发，导致混凝土内部温度高，当混凝土块体内部的温度与外部环境温度相差很大，以致形成温度应力，当温度应力超过混凝土当时的抗拉强度成极限拉伸值时，即产生裂缝。

　　2.6环境温度变化引起的裂缝

　　大体积的混凝土坝、闸墩、闸墙，突然遇到短期内大幅度的降温，如寒潮的袭击，产生较大的内外温差，引起较大的温度应力，而使混凝土开裂。混凝土烟囱、核反应堆容器、海下石油储罐等承受高温的结构也会产生温差引起的裂缝。

　　2.7碱-骨料反应引起裂缝

　　混凝土加水拌和后，水泥中的碱不断溶解。这种碱液与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应，析出胶状的碱-硅胶，从周围介质中吸水膨胀，其体积可增大到3倍, 而使混凝土胀裂，其特点是裂缝中有白色沉淀的胶体，呈杂乱的“地图”状。

　　2.8钢筋腐蚀引起的裂缝

　　特别是混凝土的密实性不良，环境中的氯离子和深于海水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈生成氧化铁。氧化铁的体积比原来的金属大得多，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压使混凝土胀裂。这种裂缝通常称为“先锈会裂”， 其定向沿钢筋锈蚀过程，最后导致保护层成片剥落，这种顺筋裂缝对耐久性的影响较大。

　　3对水工混凝土裂缝控制措施

　　3.1混凝土配合比的优化设计

　　掺入粉煤灰，选择减水剂，保证泵送流动度。采集原材料进行试拌，尽可能地减少水泥用量，添加级I粉煤灰,将水胶比控制在规范允许的范围内，粗骨料采用二级配。掺入适量的粉煤灰对改善混凝土的和易性，降低温升，减少收缩，提高抗侵蚀具有良好的作用。

　　3.2原材料的选择

　　砂料细度模数控制在2. 4以上，含泥量控制在1%以内。碎石针片状控制在10%以内，含泥量控制在1%以内，尽可能使用低水化热水泥，控制原材料的质量不使混凝土产生收缩。

　　3.3 施工安排

　　混凝土的浇筑尽可能避开高温、曝晒、多风、降温的天气, 若需要上述条件下施工时必须有相应遮挡、保温措施。

　　3.4施工过程控制

　　3.4.1二次振捣法消除混凝土沉缩裂缝。对于浇筑后坍落度已经消失开始初凝的混凝土进行二次振捣，混凝土会重新液化，能较好地消除粗骨料、钢筋下面的水膜，消除沉缩收缩量。

　　3.4.2二次压光消除混凝土塑性收缩裂缝。此种裂缝是混凝土表面水分散失引起的,发生在混凝土初凝至终凝期间，消除此种裂缝应使用机械抹光机进行大面积、高强度的提浆抹光，然后使用机械收光机进行大面积、高强度的收光，将极大地提高混凝土的平整度和表面强度，在混凝土终凝前再进行二次人工抹压收光。

　　3.4.3控制约束裂缝的措施

　　混凝土约束裂缝的产生是混凝土内外温差过大或收缩引起的约束拉力超过了混凝土的抗拉强度，在混凝土内外温差过大、气温骤降时，及时采取保温、保湿措施，加强测温和气温预报，做到防护及时。

　　3.5混凝土干缩裂缝的控制措施

　　混凝土存在空隙产生湿胀干缩，加强振捣使之密实，清除混凝土中的泌水，加强表面的抹压收光，掺加优质粉煤灰，降低水灰比，可有效地控制混凝土湿胀干缩裂缝产生。

　　3.6混凝土内部的温度控制

　　大体积混凝土内部埋设热电耦测温，掌握混凝土内部的温升变化及内部最高温度的发生时间，通过蓄热保温使混凝土内外温差控制在25 0C以内，常采用两层农膜加干铺两层草袋的做法。

　　3.7混凝土的养护和表面保护

　　良好的养护可使混凝土保持或接近饱和状态，水化作用速度最大，也是控制混凝土裂缝发生的措施之一，一般保温、保湿养护不得少于14d。

　　4结语

　　裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。而绝大多数裂缝是在施工期间出现的，并且带有一定的规律性。因此，严格按规程、规范要求施工，严把质量关，防患于未来，尽可能地降低混凝土裂缝的出现。在水利工程中防止混凝土的裂缝，主要是使用水化热低的水泥，降低水泥用量，采用合理的施工方法，做好冷却和表面隔热，防止渗水。具体施工时，结合工程的实际情况，采用合适的方法，在裂缝产生后要及时采取措施进行补救，以免造成更大的危害。

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