水利工程中影响混凝土质量的原因及对策

王　冠

(辽西北供水有限责任公司，沈阳 110003)



水利工程中影响混凝土质量的原因及对策

王冠

(辽西北供水有限责任公司，沈阳 110003)

摘要：在水利工程施工中钢筋混凝土裂缝一直影响着工程质量。而产生混凝土裂缝的机理复杂、种类较多，因此准确判定裂缝的种类和产生原因尤为重要。为了减少工程中钢筋混凝土裂缝的发生,保证工程质量,必须对裂缝的产生机理及原因进行详细分析,并采取相应的措施防止裂缝发生。

关键词：钢筋混凝土；裂缝；水利工程；防治措施

1水利工程施工中钢筋混凝土裂缝种类及机理

1.1沉陷裂缝

产生沉陷裂缝的主要原因是混凝土下素土不均匀或过于松软,以及回填土浸水或是填充不实所导致的不均匀性地面沉降，其中大多数为贯穿性裂缝,产生于沉陷处[1]。建筑物产生不均匀沉降的原因包括回填土压实度不够或未进行夯实处理,下卧层承载力显著低于持力层,以及使用过程中地基长期处于水的浸泡中等。以上原因均可以引起建筑物的不均匀沉降,从而导致混凝土开裂，产生沉陷裂缝。另外,在混凝土的硬化过程中，由于模板刚度不够以及固定不牢等原因也是产生沉陷裂缝的重要原因之一。在北方冬季进行混凝土施工，当春季开化后冻土解冻，也同样会导致不均匀性沉降，造成混凝土裂缝。

1.2收缩裂缝

1.2.1干缩裂缝

在混凝土施工中，由于多用普通硅酸盐水泥，水化作用理论所需最小水灰比为0.28左右。而实际施工中，为保证混凝土的和易性,往往会加入比水泥水化作用所需的水分稍多的水。以国内某重点工程的耐久性混凝土设计为例，水灰比实际控制在0.36～0.4左右。这部分为了保证和易性而多添加的水分在混凝土中的存在形式为游离态，并且随着混凝土硬化过程逐步蒸发,从而在混凝土内部形成大量毛细孔和孔隙，混凝土在搅拌施工时加入的水分一部分也会通过毛细管溢出，造成混凝土的收缩，即干燥收缩。此外,混凝土硬化过程中碳化作用也会引起体积收缩。碳化收缩与干燥收缩产生的先后顺序也同样可以影响混凝土最终的收缩量大小。另外，混凝土在硬化时，由于水泥中3CaO.SiO2、CaO.Al2O3等不断与其内的间隙水水发生水化反应使体积收缩。

根据有关试验测定,混凝土最终收缩量约为4×10-4～6×10-4。个别粉煤灰掺量较大的混凝土配比中，最终收缩量可达10×10-4以上。可见,收缩是混凝土固有的物理特性。和混凝土收缩量呈正相关的因素包括水灰比、水泥强度、环境温度、表面失水量等；和混凝土收缩量呈负相关的因素包括骨料量等。

1.2.2塑性收缩裂缝

一般来说，塑性收缩裂缝仅发生在混凝土的表面，且深度一般不会超过钢筋保护层的厚度，故塑性收缩裂缝属于非结构性裂缝，对结构安全性无影响。但由于环境中的水和空气等腐蚀介质能够通过裂缝直接到达钢筋表面，导致钢筋锈蚀，因此会影响钢筋混凝土的耐久性。

1.3温度裂缝

温度裂缝是由于混凝土内外温度差过大而形成的。在混凝土浇筑过程中以及浇筑结束后的最初几天内，水泥水化反应将放出大量的热，一般在502KJ/g左右。根据国内某重点工程的混凝土绝热温升实验结果，在3d龄期内水化反应释放大量热能，在3d之后显著放缓，7 d之后热量释放已经很小了，几乎可忽略不计。由于混凝土内外散热速度的不均衡，内部慢而表面快，会导致混凝土形成内外温差,此时混凝土表面将产生温度应力。如果温度应力超过混凝土抗拉强度后，混凝土会开裂。这种裂缝多为贯穿性裂缝，严重影响混凝土质量；出现时间一般为混凝土施工结束后的较短时间内。同时季节性温差也会使混凝土产生温度裂缝，

混凝土在养护期间也会随着温度的变化产生热胀冷缩变性，其膨胀系数为0.6×10-5～1.3×10-5。在大型混凝土构件硬化初期，由于水泥中含有3CaO.SiO2、CaO.Al2O3及游离的碱性氧化物CaO、MgO等遇到水发生水化反应放出热量，随着温度的升高会加速水泥基料各相矿物成分的水化进程，因而会增大其早期的化学收缩，水化热使内部聚集较多热量如得不到及时散发出来，就会造成构件内外温差较大，从而导致内外膨胀变性不同步，当变形应力大于混凝土初期硬化强度时就产生裂缝。另外在新老混凝土交接处由于新浇筑的混凝土水化热原因与已冷却的老混凝土构件出现温度差也常常出现裂缝。

1.4施工管理及工艺引起的裂缝

在工程施工过程中，由于现场条件及工艺路线不科学，易造成各种形式的裂缝。施工中混凝土搅拌不均，振捣不充分，产生蜂窝、麻面或空洞，发生其它荷载裂缝；配筋不合理及捆绑不牢振捣时发生位置变化，降低结构抗弯承载能力，而产生裂缝；凝固初期养护不到位或者未养护，导致失水过快出现不规则的收缩裂缝；水灰比不合理导致混凝土收缩量增加，表面出现不规则的龟裂；过分追求使用外加剂提高混凝土早期强度，致使水泥水化热集中在早期的短时间内释放，产生温度裂缝。

2防治裂缝措施

在水利工程施工过程中,混凝土裂缝的存在会导致内部钢筋材料的腐蚀，缩短钢筋混凝土结构的使用寿命，降低其耐久性和承载力，同时也威胁施工安全。因此，发现混凝土产生裂缝的原因，同时根据不同原因对混凝土的施工进行针对性的控制，减少混凝土裂缝的产生，对于提高水利施工工程的安全性和使用寿命具有十分重要的意义。针对不同裂缝的产生原因以及机理，可采取如下措施进行裂缝防治：

2.1沉陷裂缝的防治措施

混凝土基础处理要达标，施工前地基夯实，对部分夯实后承载力仍达不到要求的地基进行换填处理，确保稳定性。

2.2收缩裂缝的防治措施

2.2.1干缩裂缝的防治措施

主要有：①采用合理配合比，尽可能采用低收缩混凝土，根据施工情况选择合适的减水剂等外加剂；②混凝土浇筑后及时进行养护，降低混凝土干燥速率；③提前预留伸缩缝，结构缝等措施，改善混凝土构件的受力状态。

2.2.2塑性裂缝的防治措施

主要有：①避免混凝土过振导致浮浆层过厚；②在保证混凝土流动性的前提下尽量降低混凝土坍落度；③浇筑后立即采取覆盖塑料布等措施防止混凝土表面失水过快。

2.3温差裂缝的防治措施

主要有：①采用低水化热、非早强的水泥材料，避免产生早强现象，在不影响强度的前提下降低水泥用量，适当提高粉煤灰用量；②严格控制混凝土入仓温度，并在浇筑后及时养护；③选择合适的缓凝剂，使得水化热以一个较为平缓的速率释放。

3结论

钢筋混凝土无论是沉陷裂缝、收缩裂缝及温差裂缝，其产生原因主要是由于钢筋混凝土具有热胀冷缩的性质，在混凝土各部位受到温度不一或因其局部失水过多造成局部收缩，从而导致应力产生，当应力大于钢筋混凝土自身强度时发生裂缝。通过采用低水化热的矿渣水泥、合适的外加剂、掺合料，并通过加强施工过管理等可有效降低钢筋混凝土裂缝的发生。通过加强现场施工管理和采用科学工艺路线可进一步降低混凝土裂缝的发生率，满足工程质量要求。

参考文献：

[1]宋谦.水利施工中混凝土裂缝的产生原因与修补方法[J].河南科技2012(09)：89.

中图分类号：TV544

文献标识码：B

[作者简介]王冠(1988-)，男，辽宁沈阳人，助理工程师。

[收稿日期]2016-01-12

文章编号：1007-7596(2016)03-0159-02