水利工程大体积混凝土裂缝分析与处理措施

邓志国

(辽宁西北供水有限责任公司，沈阳110003)

1 大体积混凝土裂缝成因

1.1 混凝土收缩产生裂缝

混凝土自身收缩性是混凝土裂缝产生的主要原因，混凝土浇筑完成后，在养护过程中，混凝土拌和物中的水分是产生蒸发，外部的收缩速度大于内部的收缩速度，这样混凝土里外的收缩速度不同，当收缩应力比混凝土自身的抗拉力强时，就会形成裂缝，裂缝出现后，混凝土内水分蒸发速度加快，随着裂缝增大，也就是收缩变形加快，特别是大体积混凝土结构浇筑完成后更是如此，混凝土一旦因为收缩产生裂缝，常常会伴随着建筑工程开裂，严重者甚至变形、坍塌［1］。

1.2 混凝土温度差产生裂缝

混凝土是一种由砂石、骨料、水泥、水及其它外加材料混合而成的非均质脆性材料，其中在水化过程中，水泥胶凝材料和其它材料因为发生化学反应而产生部分热量，其产生的热量数值可达到500W/g，但是因为大体积混凝土体积较大，大多数热量的散失会明显减慢，致使混凝土拌和物产生的热量大部分存在了混凝土的内部，混凝土内部温度会明显增大。因此混凝土表面和内部形成较大的温差，这样混凝土结构就可能出现变形开裂，因为温度变形产生的应力超过混凝土本身的抗拉强度能力，就会出现温度裂缝［2］。

1.3 混凝土荷载产生裂缝

大体积混凝土在不同次应力和状态荷载的影响下，极易产生直接应力裂缝和次应力裂缝，随着水利工程混凝土体积的增大，构件在受拉区、受剪区域、振动区域位置，构件容易出现明显破坏。水利工程的钢筋混凝土位于不利的环境之中，由于产生裂缝较多，氯离子和阳离子就会通过裂缝直接导致钢筋生锈，形成氧化铁。膨胀面积加大，挤压周围混凝土，造成顺筋裂缝，进一步增加锈蚀程度，造成恶性循环，最终对水利工程的耐久性产生重大影响。

1.4 其它因素产生裂缝

混凝土在施工过程中，形成裂缝原因众多，另外还有以下几个主要因素，混凝土施工配合比不合理，关键是水灰比过大都会导致混凝土裂缝的产生。另外混凝土配合材料选择不恰当，不同的水泥收缩性能不同，未充分考虑水泥的收缩性，混凝土就可能产生裂缝。如果在施工过程中，养护不规范，振捣不充分，模具拆除过早，也容易产生混凝土裂缝。

2 大体积混凝土裂缝控制措施

2.1 优化混凝土配合比

优化混凝土配合比，首先骨料要选用优质骨料，严格控制原材料中砂石的质量，降低水灰比，并在混凝土中掺入粉煤灰和外加剂，以降低混凝土中胶凝材料的用量，减少水化热，从而可以降低混凝土所受的拉应力。

2.1.1 优化选择水泥品种

水泥品种控制的好与坏，是混凝土裂缝产生的直接原因，水化热大的水泥对大体积混凝土极为不利，因此施工中应选择低热或者中热的水泥能够适当地遏制水泥的水化作用，从工程最初的状态，就降低水泥初期的水化放热量，进而降低混凝土内部温度的上升。

2.1.2 外加剂的选择控制

大体积混凝土配合比设计时，根据水利工程实际需要，在混凝土中适量掺加粉煤灰，能够明显地改善混凝土的特性，并且适当地减少水泥用量，这样水化反应会明显减小。另外，还可以掺加适量的减水剂，增大混凝土的流动性，减少水泥用量，可有效控制水泥的水化热，这种情况可以大大地减少大体积混凝土裂缝的产生。

2.2 完善施工工艺

为了降低混凝土内部的温度，在水利工程大体积混凝土施工过程中，温度控制的好与坏，对混凝土裂缝的产生起到了最直接的作用，因此防止混凝土凝固过程中裂缝的产生，必须控制混凝土内部和外部的温度。大体积混凝土采用分层浇筑，每层混凝土不能过高过厚，以利于混凝土散热。同时可以在混凝土内部埋设冷却水管，通过混凝土内部的冷却水管，由于冷水的循环，加大热量散失的速度，最大限度地带走混凝土内部的热量，降低混凝土的温度上升的速度。

2.3 加强施工组织管理

水利工程大体积混凝土施工过程中，要严格控制施工过程中每个环节，安排好相应工序的衔接，防止人为造成的施工冷缝，应积极采用新技术，新材料和新工艺的应用，从施工个个方面进行控制，以确保大体积混凝土的质量。

3 大体积混凝土裂缝处理方法

3.1 表面修补裂缝

对于水利工程大体积混凝土细微裂缝，较小的裂缝或者不再发育的裂缝，通常可以采取表面处理法进行修补，表面修补法通常采用弹性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。首先用工具将混凝土表面打毛，出现毛刺，用风筒吹干杂物，用清水冲洗干净，风干，再用修补材料涂覆表面。

3.2 填充修补法

对于水利工程大体积混凝土发育相对较宽的裂缝，使用灌浆法不能修补的裂缝，均可以使用填充修补法进行处理，这种方法，经济实在，操作简单。

3.3 灌浆处理法

对于水利工程大体积混凝土发育较大的裂缝，首先把裂缝处凿开打成5 cm ×5 cm的槽，并在槽上罩上Φ100 的半边钢管，钢管两边在混凝土浇筑前提前24 h敷设砂浆，并在两端引出两根DN32 的灌浆管，骑缝布置双层并缝钢筋，主筋为Φ16 ×2 m@150，付筋为Φ16@250。灌浆在条件具备后开始进行，灌浆浆液为浆液比为5:1 ～0.5:1 的纯水泥浆。

3.4 凿除处理法

对于水利工程大体积混凝土，尤其混凝土重力坝出现纵向裂缝，必须考虑水库大坝的扬压力，此处混凝土裂缝必须进行凿除处理，搭设锚筋，重新优化混凝土配合比，重新进行浇筑，为保证补浇块和原浇筑块的整体性，在凿除部位布设水泥砂浆锚筋，锚筋为螺纹钢长1.6 m，梅花型布置，间排距1m×1 m，钢筋头到模板预留10 cm保护层，锚筋插入前应先将锚筋孔注满水泥砂浆，再植入锚筋，确保锚筋与砂浆结合紧密。水泥采用普通水泥，砂采用细砂，这样从根本上把裂缝消除掉，最终保证大坝的整体安全。

4 结 语

通过对水利工程大体积混凝土裂缝产生的原因进行分析，采取通用的、合理的、有针对性的控制措施，可以使混凝土的裂缝减少到一定的范围。由于混凝土裂缝产生的原因错综复杂，要做到完全避免裂缝的产生还有一定的难度，仍需要大量的相关研究、探索和付诸予以实践。

［1］王韵英. 谈如何降低大体积混凝土有害裂缝的出现率［J］. 山西建筑，2014，40(07):101－102.

［2］李瑞尧. 浅淡大体积混凝土的裂缝控制［J］. 中国科技信息，2014(05):20－22.