水厂混凝土构筑物裂缝成因及防范

鲍煜曦

[摘要]水厂运行过程中需要使用沉淀池、清水池等设备，这些设备都是使用混凝土构建而成，为了减少水的渗漏一般情况下都是利用防渗漏混凝土进行施工的。在使用过程中若混凝土构筑物产生裂缝必然会造成水的流失。本文就水厂混凝土构筑物裂缝成因及防范措施进行阐述

[关键词]水厂；混凝土；构筑物；裂缝；成因

中图分类号：TV331文献标识码： A

一、前言

在水厂施工过程中，要对预防混凝土构建物的裂缝进行充分的考虑，否则，在使用过程中产生裂缝就造成水厂的停产和水资源的浪费，本文就混凝土构建物产生裂缝的原因和相关的防范措施进行阐述和分析。

二、混凝土裂缝的成因

裂缝产生的形式和种类很多，有设计方面的原因、施工方面的原因，原材料选择方面的原因，施工工艺方面的原因，但更多的是施工过程的各种因素组合产生的，下面就对其原因进行分析。

1、砼的收缩

收缩是砼的一个主要特性，对砼的性能有很大影响。由于收缩而产生的微观裂缝一旦发展，则有可能引起结构物的开裂、变形甚至破坏。砼收缩裂缝危害较大，尤其是暴露在大气中的构筑物，影响更大。如不加以防止，可能会造成严重后果。

2、设计原因

无锡市锡澄净水厂位于江阴市长江大堤内，设计取水能力为100万吨/日，在设计过程中由于对当地的地质环境考虑不周，在使用过程中出现防水混凝土裂缝。

3、混凝土材料及配合比

配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度，是造成砼开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等，这几个因素是互相关联的。近两年发现不少混凝土出现裂缝，总结的原因有如下方面：

（一）粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。

（二）骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土单方用灰量、用水量增多，收缩量增大。

（三）混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。

（四）水泥品种原因，矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大。

（五）水泥是存在等级的，在使用的过程中要根据工程的需要来选择水泥的等级和凝固强度。

4、施工及现场养护原因

施工是将建筑产品由设想变成现实的过程，也是水厂混凝土结构能否达到防渗漏要求的关键。

（一）现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生。

（二）高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大。

（三）对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝。

5、使用原因(外界因素)

（一）在施工过程中构建物未能形成稳定的基础，使用过程中出现不同程度的基础下沉。

（二）储水量超过设计的容量，造成压力增加，破坏混凝土的结构产生裂缝。

（三）周围环境影响，酸、碱、盐等会混凝土产生侵蚀，随着时间的延长也会出现裂缝。

（四）意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。

6、温度裂缝

沉淀池、滤池、清水池等构筑物的混凝土浇筑，因防渗漏要求必须一次性浇注完成，一次性浇注工作量大，浇注的混凝土体积和面积均较大。大体积混凝土在施工过程中如果现场降温、保温和散热工作不到位，由水泥水化热引起的内外温差就会过大（>25℃），从而导致混凝土产生温度裂缝。

三、混凝土裂缝防治措施

水厂沉淀池、滤池、清水池等水厂构筑物防渗要求高，这些构筑物的防渗目前主要采用防水混凝土，所以要求混凝土必须具有良好的抗裂性能，严格控制裂缝的产生和形成。笔者针对宁夏水厂混凝土产生裂缝的原因进行了分析，并提出了相应的防治措施。

1、收缩裂缝

混凝土收缩裂缝主要包括塑性收缩、干燥收缩和自收缩裂缝等。产生收缩裂缝的原因很多，如环境温度、湿度、风速、干缩率、抗拉强度和极限拉应变等。

2、采用补偿收缩混凝土。

3、掺加适量粉煤灰或高效减水济，减少水泥用量。

4、选择合理的混凝土塌落度值。

5、严格控制配合比。根据骨料含水量及时调整施工配合比，并加强计量。

6、保证混凝土搅拌时间。

7、采用切实可行的施工工艺：根据泵送大体积混凝土的特点，采取“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法。这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能较好地适应泵送工艺，避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长，从而提高泵送效率，保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。根据混凝土泵送时自然形成一个坡度的实际情况，在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土出料口，主要解决上部混凝土的振实；由于底层钢筋间距较密，第二道布置在混凝土坡脚处，以确保下部混凝土密实。由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，故浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数遍，打磨压实，以闭合混凝土的收缩裂缝。

8、加强混凝土养护：养护是确保混凝土抗裂防渗性能的一项十分关键的工作。为了确保新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件，防止在早期由于干缩而产生裂缝，大体积混凝土浇筑完毕后，应在12小时内加以覆盖和浇水养护。普通硅酸盐水泥拌制的混凝土养护时间不少于14天；但在前7天时间内，依气温高低2～4小时浇水养护一次，8～14天内依气温高低4～6小时浇水养护一次

四、温度的控制和裂缝防治措施

1、温度控制

（一）进一步优化骨料级配，使用干硬性混凝土，掺混合料，并添加适量的塑化剂或引气剂，达到减少水泥用量的要求；

（二）拌制混凝土时，可在拌合料中掺入适量的水，或用水冷却碎石，以免浇筑温度过高；

（三）夏季施工时（或外部环境气温过高时），要严格控制混凝土浇筑厚度，以达到良好的散热效果；

（四）利用通入混凝土内部的冷水管达到降温的效果；

（五）根据外界气温变化设定拆模时间，当气温骤降时立即采取保温措施，以免混凝土表面温度呈梯度急剧变化；

（六）冬期施工应加强混凝土构筑物的保温工作，尤其是长时间暴露在空气中的混凝土表面和薄壁结构，更要按照施工规范做好细部构件的保温措施.

2、改善约束条件

（一）按设计要求分缝分块；

（二）注意避免基础发生大幅度沉降；

（三）根据施工规范合理部署施工活动，确保每道工序顺延衔接，避免施工过程中侧面长期暴露，将高差控制在可控范围内；

（四）准确把握拆模时间。施工单位还可通过改善混凝土性能，提高结构自身的抗裂能力，做好后续保温措施，防止表面裂缝产生，从而确保混凝土施工质量等方法也是防治混凝土裂缝的有效途径。此外，要注意防止贯穿裂缝发生。贯穿裂缝是众多种类的裂缝中比较特殊的一种，它会破坏混凝土构筑物整体结构，不易治理。

3、合理使用外加剂经过实践验证，上述技术措施能够提高混凝土施工质量，增强混凝土的耐久性，有效预防混凝土开裂。除此之外，在混凝土拌合料中按比例添加外加剂也是预防混凝土开裂的主要措施，如按比例掺加减水防裂剂。笔者结合工作经验，对其作用进行了研究：

（一）混凝土中有很多毛细孔道，水蒸发后毛细管内产生毛细管张力，致使混凝土产生干缩变形的问题。扩大毛细孔径虽然能有效抑制毛细管张力产生，但是会对混凝土强度的形成造成不利影响。早在六十年代，世界各国已普遍承认该表面张力理论的科学性。

（二）导致混凝土收缩变形的一个重要原因就是水灰比的设计不合理。在设计水量与水泥用量的配比时，可按比例添加适量的减水防裂剂，就能减少25％的用水量。

（三）严格控制水泥用量也是降低混凝土收縮率的一项关键性因素。掺加减水防裂剂的混凝土可减少15％水泥用量却不影响混凝土强度，可添加等比例的添加剂。

五、结束语

在水厂混凝土施工的过程中，我们要根据当地的气候条件采用相应的措施，避免在使用过程中出现裂缝，保证施工的质量。

参考文献

[1]公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTG E30-2005）．

[2]王成辉.混凝土施工过程中预防裂缝的措施和方法[J].科技向导.2012