水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理

周燏城

【摘要】要控制混凝土的裂缝，不管是因为什么样的原因引起，都应该加强混凝土的施工质量。选择低水化热的水泥，一定量的细掺料，与水泥相溶性好的外加剂；无碱硅酸盐反应的、洁净的、级配良好的骨料；较低的水胶比配制出良好工作性能的混凝土。加强混凝土的拌和，运输和浇筑，振动，养护等施工技术，使混凝土的质量，体积稳定，耐久性达到设计强度。本文通过对船闸工程大体积混凝土的施工，阐述了水运工程大体积混凝土温度裂缝的处理措施。

【关键词】水工结构；大体积混凝土；裂缝成因；控制处理

1、大体积混凝土的定义

对于大体积混凝土的定义，国内外尚无统一的明确定义。根据“水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规范”（JTS202-1-2010）和“大体积混凝土温度测量与控制技术规范”（GB/T51028-2015），大体积混凝土是指“水化热等因素造成混凝土温度变化的裂缝，或结构截面最小尺寸等于或大于1m的混凝土。“日本建筑标准研究所JASS5规定：”结构截面的最小厚度在80cm以上，同时预计混凝土内部最高温度和外界温度引起的水化热量超过混凝土25℃，成为大体积混凝土。因此，确定大体积混凝土的基础是它是否产生水合热由于温度收缩应力，但水化热的大小，除了混凝土本身，而且还与组件的结构尺寸有关。

2、大体积混凝土温度裂缝的成因

大体积混凝土开裂的主要原因是混凝土内外温差较大。对于大体积混凝土来说，在浇筑过程中，混凝土内的绝热温升非常高。，在随后的冷却过程中，混凝土会收缩。由于地基土或已浇注部分的构件的约束，混凝土的结构温度会有较大的收缩应力，如果此时温度收缩拉应力超过混凝土的抗拉强度，则会产生裂缝。

3、工程案例分析

3.1、工程概要

十二孔閘位于河北省任丘市刘庄村东白洋淀千里堤上，是一座防洪，引水，千里堤上利用的水利工程。原始闸门始建于1958年，为砂质地基方形箱式砖石涵结构形式，12孔2×2m涵洞。由于施工初期标准低，质量差，经过几次除险加固工程均未根除隐患，几个隐患未能根除，下游消能防冲能力低等问题。为了确保防洪和下游安全，发挥引水灌溉和引水补淀效益，2010年8月开始重建。闸门式涵闸改造后，该洞为4孔3×3m钢筋混凝土箱涵结构，改建后仍沿用“十二孔闸”的名称。十二孔闸主体结构为1级，次结构3级，设计洪水位9.0m（85高程），引水灌溉设计流量48m3/s，引水设计流量30m3/s沉淀，洪水标准为100年，洪水位10.48米。

3.2、施工情况与裂缝分析

3.2.1基础因素

十二孔闸改造工程为原址改造工程，地质结构为单一的粘土结构，分布较为平稳。随着新建防洪水平的提高，纵向距离增加到107.6米，比原工程的56米显着增加。河北省水利勘测设计院进行了两次实地考察，新工程消力池以下为沙壤土地基，容易造成局部混凝土裂缝或寝具崩塌。

3.2.2、混凝土质量因素

为确保“引黄补淀”（2010年11月）的目标，2010年8月9日至2010年10月15日完成12孔闸门改造工程的主体工程。建设周期短，混凝土施工方案中的混凝土供应是购买商品混凝土。如果购买的混凝土的质量没有得到严格的控制，混凝土的质量很容易造成混凝土达不到标准或提前脱模。

3.2.3、气温因素

项目主体工程（上下游，胸墙，翼壁，涵洞，码头）的建设工作是在夏末秋初。混凝土在运输和浇筑过程中经受高温。

3.2.4荷载因素

该项目位于白洋淀千里堤中段，是附近居民交通要道，特别是满足水产养殖运输重卡通行的要求。涵洞顶板浇筑完成后，需要重建工程恢复交通。在这种情况下，对涵洞顶板的加固，浇筑和养护提出了更高的要求。例如浇注混凝土不能满足荷载要求，容易产生裂缝。

3.3、裂缝防治控制

3.3.1、基础施工与处理

下游工程在主工程周围布置排水井，采用块石过滤，机泵排水，加快基础固结，保证基础稳定，防止因不均匀沉降引起的混凝土开裂。以下基础工程静水池采用位移法处理：原砂壤土基础的开挖部分，取代粘土基础，压实基础，确保基础平整度和致密性的形成；在粘土的基础上均匀铺设100厘米厚的石材，用混凝土浇筑一体，以保证基础的强度，防止混凝土裂缝不均匀沉降。顶板浇筑不分仓，采用通体一次性浇筑完成，浇筑过程中加强浇捣，以确保密度。

3.3.2、混凝土质量保证

本工程采用水工防渗混凝土，每批商品混凝土进入施工现场，施行厂家提供检验报告，施工单位送检，监理单位的监督，施工单位抽查管理办法，确保进场具体的稳定指标合格。浇筑前，科学计算混凝土需求量，防止连续浇筑混凝土浇筑过程中因冷施工延期而引起的冷缝。

3.3.3、温度因素防控

夏季浇筑施工尽量控制早，晚时间，避免中午高温环境，如果必须在高温环境下工作，则应搭建凉棚，同时喷洒水雾。使用低热硅酸盐水泥，在加冰过程中运输，加入缓凝剂控制凝结时间。

3.3.4荷载应力因素控制措施

为了满足抗压强度要求，为防止混凝土裂缝的产生，重建涵洞屋面浇筑选用高强混凝土标号C60，选用优质骨料，添加水泥用量0.5%的高效减水剂。拆迁后用麻布覆盖洒水，养护28天，避免高温，风吹造成不良影响。

结束语：

综上所述，混凝土坝，闸底板，溢洪闸闸室等水利工程中水工混凝土得到广泛应用。水工混凝土裂缝问题在水利工程中起着决定性的作用。认真分析原因是非常重要的。为保证水工建筑物的正常能效，有必要科学合理地控制裂缝并结合各种措施进行防治。

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