水工混凝土裂缝形成原因及预防措施.pdf

工程实践 水工混凝土裂缝形成原因及预防措施 2 0 1 0年第4期 水工混凝土裂缝形成原因及预防措施 陈树 亮 ( 广西壮族 自治区水利科学研究院，广西南宁5 3 0 0 2 3 ) 【 摘要】 混凝土的裂缝是一件普遍存在而又难于解决的问题。由于设计、施工使用的原因， 或者由于混凝土内在 原因，水泥混凝难免发生各种类型的裂缝。一旦出现裂缝，可能会造成结构设计允许开裂的裂缝进一步 扩张和蔓延，甚至可能会导致坍塌事故，如何控制混凝土裂缝已成为水利工程建设的重要问题之一。 【 关键词】 水利工程；混凝土裂缝；产因原因；预防措施 【 D O I 编码】 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 8 1 3 0 5 2 0 1 0 0 4 0 2 1 【 中图分类号】T V 5 4 3 + 6 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 8 1 3 0 5( 2 0 1 0 )0 4 0 0 6 9 0 2 裂缝是水利建筑物混凝土结构中普遍存在 的一 种现象 ，在许多的重力坝、水闸、渡槽、涵洞水利 工程中，由于混凝土的施工和本身变形、约束等一 系列 因素 ，均产生大量裂缝。裂缝 的存在 ，不仅会 影响工程质量的整体外观形象，而且会降低抗渗和 抗冻能力， 并会导致钢筋锈蚀 ， 影响结构物的耐久 性，对某些水工结构，由于裂缝会引起漏水，将影 响结构物的正常使用功能，裂缝进一步扩大甚至可 能会导致坍塌事故。因此 ，必须对混凝 土裂缝进行 深入细致的调查研究 ，探讨裂 缝 的成 因和 防治措 施，从而更好地防治裂缝，提高工程质量。 1 混凝土裂缝产生的原因 按产生的原因 ，水泥混凝土路面裂缝主要分为 表层裂缝和贯通板厚裂缝 ( 贯穿裂缝 ) 。在水 泥混 凝土路面上 ，表层裂缝的主要表现形式为龟裂 ，裂 缝较浅 ；贯穿裂缝是指贯穿水泥凝土板厚的裂缝 ， 是断板现象。引起水工建筑物混凝土结构产生裂缝 的原因是多方面的，大致可分为以下几方面。 1 1 施工原 因 由施工 因素 造 成 的混 凝 土早 期 裂 缝 可 能 占 8 0 左右。施工不规范 ，比如基层材料级 配不佳 ， 搅拌不均，碾压不实，达不到标准密度，都可能导 致混凝土裂缝。混凝土在浇筑至硬化期间，水泥会 放出大量水化热 ，水化热越大 ，产生裂缝的可能性 就越大，因此应尽量采取措施降低水化热。混凝土 浇注后 ，特别是在炎热的夏天或大风天气 中，养生 不及时或养生方法不当，故而导致混凝土表面的游 离水分蒸发过快 ，容易使混凝土产生急剧的体积收 缩 ，导致浅状龟裂或网裂等 。 1 2 材料原 因 因混凝 土 材 料 方 面原 因造 成 的裂 缝 可 能 占 1 5 左右。建筑材料的质量直接关系到混凝土的质 量 ，对进场的建筑材料一定要把好关 。钢筋的生锈 是其中的一个重要原因。钢筋的生锈过程实际上是 电化学反应过程 ，这种效应可在钢筋周 围的混凝土 中产生胀拉应力，如果混凝土的保护层比较薄，不 是以抵抗这种拉应力时，就会沿着钢筋形成一条顺 筋裂缝。顺筋裂缝一旦产生 ，又进一步促进钢筋锈 蚀程度的增加 ，形成恶性循环，最后导致混凝土保 护层剥落，甚至钢筋锈断。这种顺筋裂缝对结构的 耐久性影响最大。 1 3设计原因 因设计不 当造成的裂缝可能 占5 左右。梁 的 跨度过大 、高度偏小 、钢筋混凝土梁 的截面不够 ， 或者由于计算错误， r配筋位置不当、受力钢筋截面 偏小、节点不合理等 ，都可能导致混凝土梁出现结 作者简介：陈树亮 ( 1 9 8 2年一) ，男，本科，助理工程师。 6 9 工程实践 水工混凝土裂缝形成原因及预防措施 2 0 1 0年第 4期 构裂缝。混凝土配合比设计不当，外加剂使用不当 或者掺量过大 ，混凝土在重力作用下产生离析，也 会导致这类裂缝 。 2 混凝土裂缝的危害 迄今为止，在设计时几乎所有的混凝土都允许 一 定范围内开裂 ，但 问题 的关键在于一旦 出现裂 缝 ，在各种外力的作用下 ，可能会造成结构设计允 许开裂的裂缝进一步扩张和蔓延。 一 般水工混凝土结构构件中，裂缝宽度不大于 0 。 0 5 m m的那部分，对使用没多大危害，可允许其 存在 。但大于 0 0 5 m m的裂缝 ，终究会影响结构物 的耐久性，并且有些裂缝在使用荷载或外界物理、 化学因素的作用下，不断扩展， 不但影响混凝土表 面的美观、减小钢筋的混凝土保护层厚度、而且易 引发混凝土面层剥落、加速钢筋的锈蚀、降低混凝 土的抗冻性及耐久性、严重时甚至发生垮塌事故。 前苏联修建的克拉斯诺亚尔斯克大坝，靠底孔 边墙原来发现 2 2 0条表面缝，但在外界环境作用 下 ，短短 5年时间后 ，1 0 的表面缝发展成为贯穿 性裂缝 。法 国的五座大坝发生了混凝土膨胀并 由此 引起大坝坝体变形和内部应力等问题，表现在坝体 的升高、坝体自 上游向下游或自 下游向上游方向的 位移。黄河小浪底水利枢纽工程在小浪底孔板 ( 导流)洞闸室以下洞身段、排沙洞明流段、明流 洞和溢洪道 C 7 0高标号 硅粉混凝 土施 工过程 中， 混凝土都有不同程度的裂缝出现 ，裂缝宽度一般在 0 4 0 8 m m，最大宽度 2 m m，裂缝平均长度 4 m。 3 水工混凝土裂缝的预防措施 在保证基础工程设计所规定强度、耐久性等要 求和满足施工工艺要求的前提下 ，应符合合理使用 材料，减少水泥用量和降低混凝土的绝热温升的 原则 。 在混凝土中掺人外加剂，它可以使混凝土提高 密实程度，有效地提高混凝土抗碳化性，减少碳化 收缩 ；另外它还可以增加混凝土的和易性 ，在表面 形成微膜 ，减少水分蒸发 ，减少干燥收缩。如果掺 加了减水防裂剂，在保证强度的前提下，可以减少 混凝土中水泥用量 的 1 5 。福华德 电厂采用海水 作为冷却塔的循环冷却水，在全国还是首创，因 此，要求配制高性能海工混凝土。掺和料使用了大 掺量粉煤灰和硅粉的混凝土应用于该海工工程 ，供 应混凝土2万多 m 时 ，仍未出现任何混凝土裂缝 。 7 0 大连 “ 虎滩乐滩乐园水下世界 ”海工混凝土 ， 经 l 0年多海水浸泡和潮涨潮落的考验 ，混凝土表 层不脱落、不裂、不渗、不漏 ， 耐久性很好。结合 工程实例 ，作者研究了引气剂、膨胀剂 、缓凝减水 剂三者对混凝土耐久性的影响。结果表明：采用三 种外加剂配制的混凝土具有优良的抗冻融、抗渗和 抗裂性能，满足混凝土建筑物耐久性要求，为海工 混凝土的配合比设计以及耐久性能研究提供了新的 途径和应用经验。 杭州湾跨海大桥研制出了 C 5 0海工耐久混凝 土， 在混凝土抗裂、抗腐蚀性能研究方面取得重大 突破。而二次张拉法的成功运用，最终解决了混凝 土箱梁的裂缝问题 。 为了延长州际大桥桥板的服务寿命，美国俄亥 俄州交通局实行了材料评估计划，用钢纤维作为细 骨料的候选者，掺加到微硅粉中来修饰混凝土，并 且可增大超塑密度。研究发现，在混凝土中加入分 散的钢纤维能够显著减少早期裂缝的形成和扩散。 水工技术管理人员要不断加强自身的学习和提 高 ，充分认识裂缝产生的危害，加强对混凝土结构组 成、各种材料对混凝土 性能的影响、新工艺新过程的 学习了解， 监理单位、 设计单位和施工单位一起对操 作人员进行技术交底， 对工程中的重要部位、关键工 序、施工措施， 与施工班组研究讨论，共同努力实现 控制质量目 标， 有效地避免有害裂缝的产生。 参 考 文 献 1 董建华混凝土面板裂缝控制与优化研究 J 现 代商贸工业， 2 0 1 0 ，( 0 2 )：2 7 7 2 7 8 2 周永新四川省紫坪铺水库面板混凝土施工 J 科协论坛 ( 下半月) ， 2 0 0 9 ，( 1 2 )：3 4 3 蒙丽丽桂林市小溶江水利枢纽坝型选择 J 广 西水利水电， 2 0 0 9 ，( 0 6 ) ：1 5 4 宫亚军，李文轩 ，盛建国涧峪水库混凝土面板坝 面板裂缝成因分析与处理 J 陕西水利，2 0 0 9， ( o 6 ) ：8 0 8 1 5 陈明桥梁混凝土裂缝的施工控制技术 J 中国 新技术新产品，2 0 1 0 ，( 0 3 ) ：1 0 0 6 杨秀军浅谈混凝土的施工温度与裂缝 J 内蒙 古水利 ，2 0 0 9 ，( 0 6 ) ：1 3 21 3 3 7 何益斌 ，肖阿林，卢利平，黄频某工程水池池壁 开裂原因分析及防治措施 J 四川建筑科学研究， 2 0 0 9 ，( O 1 ) 8 胡平，杨萍，张国新黄河拉西瓦水电站混凝土双 曲拱坝温控防裂问题探讨 A 水工大坝混凝土 材料和温度控制研究与进展 C ，2 0 0 9