水利水电工程中一些混凝土裂缝的成因及预防处理措施

杨耀明

【摘要】为了确保工程建设质量，预防和减少混凝土裂缝带来的危害，本文从如何提高混凝土生产质量、施工质量、原材料质控等方面进行了简要论述，为其他类似工程提供一些借鉴经验，特别是在大体积混凝土施工中如何有效预防裂缝，确保工程质量方面和保障措施方面阐述了自己的看法，谨供同行参考。

【关键词】混凝土；裂缝；分析；预防处理；措施

引言：

混凝土裂缝多年以来一直是困扰工程界的一道难题，特别是在水利水电工程建设中，多数都是大体积浇筑，如果技术工作做的不充分，管理不严格，出现裂缝的几率很高。笔者曾经参加过国内很多大型水利水电工程的建设，遍布黄河、长江、金沙江、雅砻江以及一些中小流域，一直从事工程技术管理工作，现在谈谈自己的一些经验和体会。

1、混凝土裂缝的原因分析

实践证明，混凝土产生裂缝是工程界的一道难题，特别是体积比较大的仓号，一段时间后或多或少会出现一些裂缝，而且成因很多，查找原因比较困难。因为混凝土是多种材料组成的混合体，在受到环境、温度、压力、拉力等外因的作用下，都有出现裂缝的可能性，关键是怎样最大限度减少和预防产生裂缝。

1.1裂缝分类：根据国家规范，我们把一些出现较多的裂缝进行了分类，共有三类：Ⅰ类裂缝：缝宽<0.1mm，缝深≤30cm，缝面长度≤1.5m，外观为细微规则性裂缝，认定对结构应力，耐久性和结构安全无影响。其次是Ⅱ类裂缝，即缝宽0.1mm≤δ<0.3mm，缝深30cm

根据我们统计，一些大坝上出现的裂缝以Ⅱ类裂缝居多，偶有Ⅲ类裂缝。排除其他原因，并综合分析后得出结论，原因是混凝土的生产环节和浇筑以及养护环节没有控制好，所以质控工作的重点集中放置于这些方面。

1.2裂缝性质：可以分为两种，即有害裂缝和无害裂缝。如果是有害裂缝，就要对其形成原因进行判断和分析，并且要制定措施加以控制，并必须进行补救处理，从而降低裂缝的危害。

2、预防处理措施

影响混凝土施工质量主要有几个环节，即混凝土原材料、生产、浇筑、配合比、温控、养护等等，下面我们结合实际进一步分析阐述。

2.1从源头控制，选择好的砂、石、骨料。如果粗细集料含泥量过大，或者骨料粒径细、针片含量大，就会造成混凝土收缩增大，且集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，也很容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生，所以必须严格进行把关。

其次，对水泥、粉煤灰、外加剂选择符合设计文件的正规生产厂家，进场严格进行检验，形成完整的追溯档案，性能指标不合格以及过期的严禁使用。

2.2出机温度控制。由于水利水电工程主坝等主要建筑物混凝士的体积较大，平均都在几百甚至几千立方以上，施工持续时间比较长，所以在制定施工方案时就要充分考虑到每个环节，从一开始混凝土生产时就控制出机温度，给后续运输、浇筑留有余地。根据经验，我们采取夏季至少要比浇筑温度低5℃左右，而冬季要比浇筑温度高5℃左右这样来控制，实践证明效果很好。

2.3运输过程中温度控制。对运输混凝土的车辆采用橡塑海绵保温，车厢顶部安装滑动式保温棚布；同时加强统一调度，尽量缩短混凝土运输时间，运输途中做到不随意停车，施工现场及时卸车，保证混凝土入仓前具有规范要求的温度。

2.4浇筑过程温度控制。如果在混凝土浇筑过程中入仓温度控制不严，那么一切都无从谈起，所以在高温季节我们采用遮阳棚和喷雾的方法降低环境温度，并且采用低温入模、低温养护，及时进行覆盖或者通水冷却，避免水化热高峰的集中出现，降低峰值。

在冬季浇筑时则根据气温情况对混凝土浇筑仓面覆盖保温被，或者搭设简易保温篷，而且每浇筑一层就用保温被及时覆盖，并在四周对模板进行整体采用外嵌聚氯乙烯泡沫板的保温措施。混凝土在浇筑过程中，我们通常采用一边覆盖保温被一边浇筑的方法进行保温。

2.5加强浇筑完成后的养护。大量的水化热聚积在混凝土内部不易散发，7天左右达到峰值，而表面散热较快，形成内外的较大温差，造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力而产生裂缝。所以混凝土的早期养护工作非常重要，使混凝土在早期尽可能少产生收缩。湿润养护对于大体积混凝土很有好处，所以夏季一般采用蓄水养护和流水养护的方法，或者表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，养护时间为14—28天。对于很多水利水电工程，都采用冷却水循环降低内部温度，施工单位要严格按设计方案执行，控制好内部温度。

冬季则外贴保温被进行保温，可以取得了较好的效果，如果北方地区气温过低，则禁止施工。

2.6严格施工工艺，浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。这里需要强调的是，必须有质检人员现场管控。

2.7应当合理安排混凝土施工時间，避免在冬季、雨中或大风中浇灌混凝土，如果不可避免时，冬季必须升高混凝土的温度以及后期保温，雨天须用彩条布及时遮盖。同时在夏季高温是尽可能安排在夜班建筑，避免阳光暴晒。

2.8对于地下结构混凝土，尽早回填土，对减少裂缝有利。

3、优化混凝土配合比：

3.1水利水电工程普遍使用42.5中热普通硅酸盐水泥。我们知道水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大，同时设计强度等级越高，混凝土脆性越大，也越容易开裂，所以尽量避免采用早强高的水泥。

3.2 在常见的混凝土裂缝中，大部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决这类裂缝，可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩，实践证明，效果是很好的。

3.3多年以来，我们的设计人员都积极采用掺合料和混凝土外加劑，明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用，对于预防裂缝起到了至关重要的作用。

3.4配合比设计人员必须经常深入施工现场，依据施工现场的实际情况，例如浇捣工艺、操作水平、构件截面等等，合理选择好混凝土的设计坍落度。多年以来我们在水利水电大坝常态混凝土的设计坍落度一般控制在在30～50（mm）范围内，实践证明在这个范围内坍落度变化对混凝土裂缝影响极小。

与此同时针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比。

3.5对软土地基进行必要的夯压和加固处理；夯打密实后经过检验合格再浇筑混凝土。同时模板应支撑牢固，保证其强度和刚度，并应按规定时间拆模。这里施工时必须落实质检人员全程跟踪。

4、裂缝处理

目前针对混凝土裂缝常见的处理方法主要有置换、结构补强、表面修补，水泥、化学灌浆，布置钢筋网片等等。

对于小于0.3毫米浅层裂缝的经常采用开槽修补的办法，对于深层裂缝，可以采取灌浆的方法，水利水电工程经常采用灌水泥浆或者化学环氧树脂材料灌浆的方法，而且效果良好，通过钻孔取芯检测，可以达到设计强度要求。需要注意的是，施工过程中对压力、注入量等要严格按设计文件执行，防止发生二次破坏。

近年来，还有一种新的方法—仿生自愈合法，通过模仿生物组织在裂缝内自动分泌某种物质，使裂缝达到愈合，但是这种混凝土成本较高，在大混凝土施工中较少采用。

另外，对于强约束区，基础不均匀沉降或地基变形，结构中产生附加应力超出混凝土的抗拉能力导致开裂，首先必须要治本，即采用回填混凝土垫层和固结灌浆的方法 加固地基，其次也可以增加钢筋来增加混凝土的抗拉强度。

5、结语

通过以上的分析，为其他类似工程在混凝土裂缝预防方面提供了点滴借鉴经验，但是由于混凝土裂缝的成因目前在世界上仍然是一个难题，关键还需要我们每一个技术工作者不断总结，不断摸索，从技术措施、管理措施方面下功夫，最大限度的减少和避免出现此类问题，降低裂缝的危害，提高质量管理水平，建优质工程，为国家小康社会和现代化建设做出贡献。

参考文献：

[1]《建造师继续教育培训教材》，中国海洋大学出版社；

[2]《建筑工程混凝土施工规范》，中国建筑工业出版社。