水閘混凝土施工裂縫成因和防裂措施探討

黃香軍+趙振杰

摘 要：水閘開裂已成為水閘建設的一個通病，分析水閘裂縫的成因機理及防裂措施已成為工程界急需解決的重大課題，為此，本文在充分了解水閘混凝土裂縫及裂縫產生原因的基礎上，采取了科學有效的防裂措施，以期全面提升工程建設的整體質量。

關鍵詞：水閘混凝土；裂縫原因；防裂措施

1 水閘混凝土裂縫及產生裂縫的原因

1、設計原因產生的裂縫

構件斷面突變過多，產生應力集中，若不采取措施，斷面縮小處以及陰角部位容易出現裂縫；閘底板或閘墩太長，容易出現伸縮變形引起的裂縫；承重梁板尺寸太小，剛度不足，受拉部位易產生裂縫。

2、混凝土材料原因產生的裂縫

使用導致混凝土收縮性較高的礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥，以及水泥標號過低或水灰比過大均易產生裂縫。此外，將不同廠家的水泥混用，也是產生裂縫的重要因素?；炷林写止橇系挠昧看?，針片狀石子含量高，會造成混凝土內部孔隙增多，細骨料的粒徑及含泥量超標等會造成混凝土強度下降，易引起裂縫。選用堿活性骨料，使水泥中的堿性物質與骨料中的活性氧化硅等起反應，生成膠狀物，因體積膨脹而產生裂縫。有些水泥拌制的混凝土出現離析、泌水等不良現象，造成混凝土各種組份分布不均勻，水化反應差異性大，容易產生裂縫。另外，混凝土中大量加入粉煤灰等摻合料以減少水泥用量，此時混凝土早期強度不足以抵抗早期的內部拉應力而出現裂縫。外加劑（如膨脹劑）選擇不當，或誤用假冒產品，也會產生裂縫。

3、施工原因產生的裂縫

混凝土鋼筋保護層偏小、混凝土坍落度偏大、混凝土表面收漿不好，易產生因沉淀而產生的裂縫，裂縫沿鋼筋縱向出現，或以預埋件為中心出現輻射狀裂縫，出現裂縫部位一般會高于周圍混凝土表面?；炷翝仓戤吅竽婕梆B護不及時會造成塑性裂縫，塑性裂縫一般不長，深度也淺，往往表現為中間寬兩頭細。

在混凝土水化反應初期若表面失水會產生干縮裂縫，在干縮過程中，混凝土遇到如鋼筋或其他預埋件的約束，在混凝土內部產生的拉應力超過混凝土抗拉強度時就會產生裂縫。在配筋率較大（超過3%）的構件中，鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現龜裂。另外，骨料的大小和級配對干縮也有影響，如使用偏細砂（或硅粉等比表面積大的材料）時，會使混凝土收縮值增大。一般來說，膠凝材料用量越多、構件尺寸越小或越薄、空氣濕度越小，干縮量則越大。干縮裂縫的特征是表面開裂，走向為縱橫交錯，沒有規律性，裂縫寬度和長度都較小。新老混凝土間隔時間過長易產生因約束而引起的裂縫，下層混凝土齡期超過一個月，再澆筑上層混凝土，會因為新老混凝土之間彈性模量差異過大，老混凝土對新澆混凝土產生較強的約束，使新混凝土產生裂縫。

夏天澆筑混凝土，由于入倉溫度過高，水泥水化產生的熱量還將使混凝土內部溫度進一步升高，導致混凝土體積的變化，當體積變化引起的拉伸應變超過混凝土的極限應變時，混凝土將會開裂。低溫季節澆筑混凝土，遇寒潮來襲，產生內外溫差過大，未采取保溫措施，也容易使混凝土產生裂縫。底?；蚧A產生沉降，會使混凝土構件產生較大的結構內力（彎矩、剪力）。

2 水閘混凝土防裂措施分析

1、設計時應通過計算確定構件尺寸，斷面突變處采用增加配筋等措施，超長構件采用設后澆帶等方法，閘墩的構造鋼筋應不小于規范要求的配筋量，以減少裂縫出現的可能性。水泥應選用收縮性較低的水泥，合理搭配水泥與混凝土強度等級之間關系。一般情況下，水泥強度比所使用的混凝土強度大一個等級。如配置C30混凝土，使用強度等級為42.5的水泥比較合適，可以達到合理的水灰比，保證施工質量。不能只為片面追求經濟效益，使用高標號水泥、大水灰比的配合比。嚴禁不同廠家的水泥混用。

2、選用級配良好的粗、細骨料，嚴禁粗骨料中針片狀石子超標，盡量不使用細砂，含泥量嚴格控制在規范要求以內，氯離子含量不得超標。盡量選用收縮率小的骨料，堿活性骨料不得使用。對于大體積混凝土，盡量使用水化熱低的水泥，可考慮外摻粉煤灰、磨細礦渣等材料，但應通過配合比試驗論證確定。減水劑、膨脹劑等外加劑應選用公認的品牌，謹防假冒產品影響混凝土質量，最好通過試驗驗證后再用。摻用聚丙烯纖維對防止混凝土出現表面裂縫非常有效。

3、要嚴格控制鋼筋間距和模板尺寸，盡量采用小水灰比、小坍落度混凝土，保護層厚度應達到設計要求。新澆混凝土的抹面工作要及時，一般不少于兩遍。盡量避開在高溫天氣澆筑混凝土，入倉溫度應控制在規范允許的范圍內，若在高溫季節澆筑混凝土，則應采取降低骨料溫度、降低拌和水溫度、加冰屑、運輸罐保溫、新澆混凝土通水冷卻等措施，對澆筑完畢的混凝土要及時灑水養護或用塑料薄膜對混凝土進行覆蓋。冬季澆筑混凝土應做好新澆混凝土的保溫工作，應適當延長拆模時間，特別在寒潮侵襲時，一定要做好表面覆蓋，有必要時可采用搭棚升溫，對閘底板可采用蓄水養護等措施。

4、加強道路養護，提高機械完好率，避免機械故障，縮短混凝土運輸及等待卸料的時間。砼吊罐表面用泡沫板包裹進行保溫，減少砼運輸過程中的溫度升高量。經實測，采取保溫措施后比不采取保溫措施的情況下，在20分鐘內溫度升高值要低約1℃。砼入倉后及時進行平倉振搗，加快覆蓋速度，縮短混凝土的暴露時間。采用噴灑水霧的方法降低倉面氣溫。對閘墩大鋼模，在其外表面鋪設花管進行噴灑冷水降溫，防止大鋼模表面溫度過高而對已入倉砼的溫度控制帶來不利影響。對閘墩砼，由于其倉面較小，在其頂部利用滿鋪腳手片，頂面再鋪一層土工布形成遮陽棚進行防曬。經實測，采取遮陽措施后比不采取遮陽措施的情況下，砼倉面內溫度要低約7～10℃。

5、貫穿性裂縫的處理。第一，按活動縫處理。有些貫穿性裂縫是由于結構分縫不合理引起，若按死縫處理，處理后仍會在附近出現同樣的裂縫，則需作為活動縫處理，處理后可滿足防滲和耐久性功能要求，處理方法為：表面鑿槽——埋灌漿管——表面封閉——灌丙凝（聚氨脂）漿液。第二，按死縫處理。因結構需要，必須恢復結構強度，則需按死縫進行加固處理，一般處理方法為：鑿槽——埋灌漿管——表面封閉——環氧灌漿，表面封閉需采用粘貼碳纖維布、芳韌纖維布等加固性材料。

6、一般性淺表裂縫處理。當縫寬超過規范要求，一般采用鑿槽后用水泥砂漿封閉，要求較高的可采用聚合物砂漿，為追求裝飾效果，砂漿顏色應作一些調試。如縫寬小于規范要求，可不作處理，若影響外觀質量，可考慮采用一種水泥基的涂抹材料XYPEX（賽柏斯）處理，此材料具有增強砼抗滲性和抗凍性的功效，據稱可向縫內滲透40cm，并產生結晶，使裂縫愈合。

3 結束語

綜上所述，水利工程建設中水閘的建設至關重要，混凝土是主要建造材料，施工過程中，往往因為各種原因出現裂縫，導致水閘無法正常運行，存在較大的安全隱患。為此本文對水閘混凝土的裂縫成因進行了分析，并提出了預防措施，保證混凝土施工質量，以實現水閘結構預期的設計目標。

參考文獻

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