水工混凝土温度裂缝的成因与控制措施

李宏峰

【摘要】混凝土裂缝普遍存在于水工建筑之中，裂缝出现会对混凝土建筑物的正常使用造成不同程度的影响，然而现阶段的水利工程技术尚不能完全解决此类问题。下文先简要概述了混凝土温度裂缝的形成，并对其产生原因进行了分析，提出了一些有效的控制措施，旨在为提升水工混凝土质量减少水工混凝土温度裂缝提供参考。

【关键词】水工混凝土；温度裂缝；成因；控制措施

引言

裂缝是水工建筑物混凝土结构中普遍存在的一种现象。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，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、水工混凝土温度裂缝概述

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

2、水工混凝土温度裂缝成因

（1）大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的形变超过极限引起裂缝；（2）混凝土在硬化的过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件；（3）当有约束时，混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝；（4）混凝土加水拌和后，水泥中的碱性物质與活性骨料中活性氧化硅等起反应，析出的胶状碱——硅胶从周围介质中吸水膨涨，体积增大3倍，从而使混凝土涨裂产生裂缝；（5）在炎热的大风天气，混凝土表面水分蒸发过快，造成混凝土内部水化热过高，在混凝土浇筑数小时仍处于塑性状态，易产生塑性收缩裂缝；（6）当钢筋混凝土处于不利环境中，由于混凝土保护层厚度有限，环境中的氯离子等和溶于水中的氧离子会使混凝土中的钢筋生锈，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压，使混凝土胀裂。

3、水工混凝土温度裂缝控制措施

混凝土裂缝因形成原因不同，其预防措施也不尽相同。经过工程实践摸索，混凝土结构裂缝可从多方面采用措施加以预防。

（1）结构设计方面。优化结构设计，充分考虑边界条件和环境因素，选择合适的结构形式，合理分缝、分块，合理设计钢筋保护层厚度，在满足结构稳定性前提下，尽量使用低强度等级混凝土；（2）材料配比方面。优化混凝土配合比，有效控制水胶比，使用水化热相对较低的中热或低热水泥，限制水泥用量，降低混凝土入模温度，选择优质原材料，选用低碱水泥，适量掺用优质膨胀剂、粉煤灰、纤维等材料，提高混凝土自身抗裂性能。（3）材料选取方面。首先，水泥的选取。应优先选择低水化热和中水化热的硅酸盐水泥，从根本上降低混凝土后期凝结硬化时因高水化热而造成的温度裂缝。其次，骨料的选取。选择质地良好、级配优良的砂石骨料。应优先选择石灰岩、玄武岩等热膨胀系数小、粒径较大的粗骨料，以中、粗砂为主的细骨料。骨料应粒径均匀、含泥量低（如石骨料不应超过1%，砂骨料不应超过2%）。最后，掺合料和外加剂的选择。积极采用水工混凝土掺合料和外加剂。使用掺合料和外加剂可以减小水灰比和水泥用量、降低混凝土绝热温升、降低水化热放热速率、延缓温度峰值出现的时间、改善水工混凝土的工作特性，从而极大降低产生裂缝的几率；（4）温度控制方面。首先要降低混凝土的入仓温度，通过冷却拌和水、加冰拌和、预冷骨料等办法降低混凝土出机温度，采用加大浇筑强度、仓面保冷等办法减少浇筑过程中的温度同升。其次要降低内外温差，可以在混凝土内部埋设冷却水管，用地下水或人工冷却水进行人工导热，对于外部混凝土要进行隔热保护以调节表面温度下降的速度，达到降低温度梯度的目的；（5）施工方面：优化施工工艺和施工程序，规范施工行为，夯实地基基础，确保其压实度合格。严格控制混凝土原材料计量和拌合过程，提高混凝土密实度和抗渗性。避免集中卸料，保证混凝土均匀性，加强或改进混凝土养护制度，适当延长养护时间。预处理混凝土原材料，降低混凝土入模温度，严格控制结合面处理质量，确保混凝土粘结牢固，避免起层破坏；（6）养护和拆模。混凝土浇筑完毕后，要及时进入保温保湿养护阶段。刚浇筑不久的混凝土尚在凝固硬化阶段，水化的速度较快。一般在浇筑完毕后12-18h内即开始养护，整体养护时间不少于14d，结构重要部位至少28d。养护过程中要注意混凝土的保温，防止混凝土因内外温差较大出现表面裂缝和温度裂缝。混凝土拆模时间应根据当地的气温和混凝土建立的强度确定。事实表明，在一定程度上延长混凝土的拆模时间，有利于控制混凝土裂缝。

结束语

在当前对混凝土耐久性要求日益提高的情况下，水工混凝土裂缝是一个不容忽视的问题。水工混凝土作为工程施工技术飞速发展的产物，广泛应用于水利工程建设中，结构开裂现象更是屡见不鲜，严重影响了水工混凝土结构物的耐久性和安全性。鉴于水工混凝土使用环境复杂，引起其开裂破坏的因素众多，加强水工混凝土裂缝研究，对确保重大水工混凝土结构安全和耐久意义深远。

参考文献：

[1]张文清.水工混凝土结构耐久性影响因素及控制措施[J].水利技术监督，2017，25（06）：129-131.

[2]刘冬华.水利施工工程中混凝土裂缝的防治技术[J].黑龙江水利科技，2016，44（12）：77-79.

[3]赵钟鹏.道路桥梁施工中的裂缝成因及预防措施[J].交通世界，2017（09）：90-91.

[4]张淞源.高铁桥梁工程大体积混凝土裂缝成因及其控制措施[J].建筑技术开发，2017，44（20）：121-122.