水工结构大体积混凝土裂缝成因与防治浅述

水工结构大体积混凝土裂缝成因与防治浅述

韩存良

河北天和咨询有限公司 河北石家庄 050021

摘要：本文通过对水工结构大体积混凝土裂缝成因分析可知，混凝土裂缝影响因素众多，只有全方位综合考虑，从结构设计、混凝土自身质量、浇筑施工各个环节来控制，才能最大程度降低裂缝隐患，对提高我国水利工程质量，推动我国经济发展建设具有重要意义。

关键词：水工结构大体积混凝土；裂缝成因；防治措施

1大体积混凝土裂缝具体成因

1.1工程施工不当影响混凝土质量

1.1.1施工工序不合理

一般来说，大型水工结构都会采取分层浇筑的方法施工，在浇筑完第一层混凝土之后再进行第二层混凝土浇筑，这样才不会出现因混凝土浇筑结构过大而无法开展施工的问题。但这种分层浇筑的方法，需要严格控制好每层混凝土的厚度和量，也要注意浇筑间隔时长，一旦这三个量控制不好，就会导致混凝土出现质量问题，例如浇筑间隔过长，混凝土中水分流失严重，下层混凝土坍落度明显，后期再进行浇筑就会随坍落度产生不规则的裂缝；而浇筑间隔过短，超出下层混凝土初凝时间，就会导致两层混凝土结合不紧密，从而出现贯穿裂缝。除此以外，混凝土调配人员在施工中无序添加水分，会严重破坏混凝土的配比度，影响混凝土性能。

1.1.2浇筑振捣不严谨

混凝土的质量还会因为浇筑和振捣出现问题，一般来说有计划的进行混凝土的浇筑和振捣，才能避免混凝土表面出现浮浆，甚至出现离析分层的现象。如果没有制定合理严谨的浇筑和振捣计划并严格执行，就会导致浮浆和分层现象发生，砂浆会脱离混凝土肆意流动，导致材料分布不均，部分区域结构强度过低，从而诱发混凝土开裂产生裂缝。

1.2混凝土自身的质量因素

1.2.1混凝土的收缩特性

混凝土最大的特性便是其收缩性能，在凝固过程中受到外力或者超出自身收缩力就会产生形变，例如在进行大体积混凝土分层浇筑时，原有的混凝土层已经受到岩基约束力作用或者原有的混凝土层仍处于降温状态下，就进行新混凝土层的浇筑，此时就会导致新混凝土层出现体积收缩变形，一旦形变过于剧烈超出混凝土结构所承受的最大极限拉伸能力就会出现开裂。收缩情况也有所差异，大致有干燥收缩、温度收缩、碳化收缩，都是因外界因素诱发的，例如混凝土层仍处于降温阶段，结构内部的温差较大，还存在一定收缩拉伸未完全定型时，不采取有效措施降低内外温差或者补充水分，就会导致结构内部水分流失或温差梯度过于强烈，导致内部拉伸力不均衡，混凝土结构从内部产生约束力与外部对抗发生形变，逐渐产生裂缝。

1.2.2混凝土材料水化热

混凝土浇筑的结构过大，那么在浇筑过程中产生的热量就会越多，这都是由于混凝土内的水泥材料化水产热导致的。据相关资料显示，水泥水化热产生的温度最少可达25摄氏度，热量发散需要一定时长，但大体积的水工结构存储的热量过多，混凝土自身导热性能也不佳，就会导致热量无法及时排出，随着混凝土浇筑成型，内部弹性模量逐渐增加，温度差异明显产生的约束变强，温度应力不断加强，慢慢也会导致裂缝。

2水工结构大体积混凝土防裂措施

2.1合理安排混凝土施工工序

首先，采用科学合理的施工手段和先进的管理经验安排混凝土浇筑施工，有效预防大体积混凝土浇筑过程中产生裂缝。特别是水利工程这种大体积混凝土结构，可以采取分层、分块的浇筑方式进行浇筑施工，这种浇筑方式避免了一次性浇筑大尺寸可能诱发的混凝土结构温度应力问题，分层分块能有效降低大体积混凝土结构所受到的外界约束力，保障混凝土结构的散热功能有效发挥，也能确保混凝土的伸缩特性有所保障，降低了混凝土结构裂缝的发生概率。其次，要控制好浇筑的时间间隔和浇筑的厚度和量，严谨对待分层浇筑，掌握好水分流失时间，确保层级之间能紧密缝合。并且要彻底控制好混凝土浇筑的材料混合配比，这样才能保证混凝土结构层与层之间，块与块之间密度相同，缝合链接紧密无气孔、缝隙，避免混凝土结构裂缝频发的现象。

2.2提高混凝土浇筑和振捣施工严谨度

在进行混凝土浇筑和振捣施工时，要尽力避免出现离析分层现象，要严格控制操作，提高操作严谨度，例如在利用吊筒浇筑时，要控制好操作距离和温度。在进行分层浇筑时，要控制好切入方式，人员配备和浇筑设备也要谨慎选用。在使用插入式振捣器进行振捣时，掌握好快插慢拔的振捣频率，确保振捣均匀无漏振。并且在使用振捣器时，要注意振动器与模板之间的间隔，上下层间隔控制在100~200mm左右。最后，混凝土的浇筑还要将预留洞、钢筋以及预埋件等细节问题考虑在内，要在混凝土浇筑之前尽早解决，避免浇筑之后发现问题，导致重工返工，给水利工程建筑施工增加难度。

2.3埋设冷却水管

为了解决混凝土浇筑时水化热问题，可以预先将冷却的水管埋设在混凝土内部，在浇筑凝固前，不断利用水管将冷水在结构内部流通带走内部过高的热量，将混凝土结构内外温差降低，从而减少裂缝发生的概率。不仅是预埋冷却水管，在进行任意孔、洞、拐角处的混凝土浇筑时，都要考虑到温度变化给混凝土结构带来的影响，避免因结构内外温度差距过大导致收缩应力变强，避免因应力集中产生裂缝。因此，在预埋冷却水管或者在进行孔、洞、拐角处的混凝土浇筑时，要在开口周边或结构断面处铺设钢丝网、增配抗裂钢筋及其他过渡措施，以此提高混凝土结构，当然也可以采用预留温度伸缩缝的方式，全面保障混凝土结构不受较大的应力约束从而能正常发挥自身伸缩性能。

2.4控制浇筑温差和混凝土自身质量

为了保障混凝土浇筑质量，要在满足设计强度需求的基础上，适当调整原材料配比，降低水灰比例，选用合理规格的砂石和添加剂，考虑到混凝土材料水化热的问题，可以适当减少水泥消耗量；考虑到混凝土结构的耐久性，可以适当混合粉煤灰。诸如此类，全方位进行调和控制，提高混凝土自身质量，尽量帮助混凝土提高收缩性能，减少混凝土的温度应力，避免浇筑成型后出现裂缝。同时在进行混凝土浇筑施工时，要注意自然环境条件，不能在夏季高温的正午进行浇筑，如果无法避免在正午浇筑，就要及时采取降温措施，例如铺设隔温棚或者喷洒冰水，将混凝土结构内部温度合理控制，避免温度应力过大导致混凝土出现裂缝。

2.5加大混凝土养护力度

一般来说，在混凝土浇筑完工的12小时到18小时内就要及时采取保温保湿养护措施，覆盖相应的保温保湿材料，避免水分流失过快，保证混凝土表面处于湿润状态，不会发生干裂裂缝。针对不同的混凝土混合材料的特性及具体浇筑的混凝土结构，所需耗费的养护时长也不相同，最少应当养护14天，关键的结构位置还要相对延长至28天。在基本成型后也多频次进行洒水养护，及时补充混凝土内部水分，特别是水利工程中的抗冲磨混凝土结构，更要严谨对其采取养护措施，在24小时内先采用喷雾洒水的方式养护，24小时后再改用洒水和覆盖保水层的养护方式，并将养护时长控制在28天以上，这样才能保障抗冲磨混凝土结构的质量，全面提高水利工程混凝土建设质量。

2.6提高结构设计及荷载科学度

最后，在进行大体积混凝土在结构设计时，设计人员要充分考虑混凝土承重及荷载，科学合理的进行钢筋混凝土搭配，特殊部位要强化处理，切实保障钢筋混凝土结构强度，避免结构设计及荷载不当诱发裂缝问题。

3结束语

随着大型水利工程的建设完善，其带给民众的便利也逐渐从生活生产各方面凸显，因此人们也越来越关注水利工程的建设质量问题。对于水利工程这样的大型建筑工程来说，不仅形体大工期长，构造难度也非常大，这样对混凝土的质量挑战就相对严峻了很多，过大的体积以及外界因素会极大地提高混凝土裂缝现象发生的概率，从而危害整体水利工程的质量安全。

参考文献

[1]张银霞.某湖底隧道大体积混凝土温度裂缝控制研究[D].南昌大学，2015.

[2]孙春刚.主桥承台大体积混凝土开裂的起因与防裂措施[J].绿 色环保建材,2020(06):124-125.

[3]何韶亮.高层建筑基础底板大体积混凝土施工技术[J].中国住 宅设施,2020(05):115+117.