混凝土面板坝裂缝成因及预防措施探讨

混凝土面板坝裂缝成因及预防措施探讨

尹来林

中国水利水电第十四工程局有限公司   陕西西安  710000

摘要：混凝土面板坝作为水利工程中的重要结构，其稳定性和安全性对于整个工程的运行至关重要。然而，裂缝作为混凝土面板坝的常见病害，严重影响了坝体的整体性能和耐久性。本文深入探讨了混凝土面板坝裂缝的成因，主要包括温度裂缝、干缩裂缝和结构性裂缝，并针对这些成因提出了相应的预防措施。通过选择中热、低热水泥或复掺掺合料的低水化热胶凝体系，以及补偿收缩性材料的使用，提升混凝土材料的整体性能，减少裂缝的产生。做好保温保湿工作，通过覆盖保温材料、涂抹密封剂等方式，为混凝土创造一个稳定的温度湿度环境，降低温度应力和干缩应力的影响。加强封闭涂料施工检查，确保涂料质量符合标准，施工操作规范，以提高混凝土面板的耐久性和抗裂性。

关键词：混凝土；面板；坝裂缝；成因；预防

引言：

在成因分析部分本文指出温度裂缝是由于混凝土面板在浇筑过程中受温度因素影响，产生热胀冷缩现象，导致内部拉应力超过混凝土抗裂性而产生的。干缩裂缝则是混凝土在凝固过程中，随着水分蒸发，体积减小，内部应力增大，最终导致裂缝形成。结构性裂缝则是由坝体沉降、坝体本身重量以及水库压力等结构性因素引起的。

一、混凝土面板坝裂缝成因分析

（一）温度裂缝

温度裂缝是混凝土面板坝裂缝中最常见的一种类型。在混凝土面板的浇筑过程中，由于混凝土材料的热胀冷缩特性，加之内外应力和形变的制约，使得面板内部极易产生拉应力。当这种拉应力超过混凝土的抗裂强度时，裂缝便会产生。尤其是在春秋两季，气温变化较大，混凝土面板内部容易形成温度阶梯，导致混凝土结构发生不同程度的收缩，进而诱发裂缝。此外，如果施工时的温度较低，混凝土会因温度下降而发生形变，此时，约束应力、面板与垫层之间的摩擦力等因素的共同作用，也会加速裂缝的形成。温度裂缝的成因复杂，涉及材料性能、施工工艺、环境条件等多个方面，因此，其预防和控制也极具挑战性。

（二）干缩裂缝

干缩裂缝是混凝土面板坝裂缝中的另一种常见类型。在混凝土凝固过程中，随着水分的蒸发，混凝土的体积会逐渐减小，产生干缩现象。同时，混凝土内部结构的收缩也会受到面板、垫层以及内部配筋的摩擦阻力的影响，从而诱发裂缝。干缩裂缝的形成与混凝土的配合比、水灰比、养护条件等因素密切相关。如果混凝土的配合比不合理，水灰比过大，或者养护条件不佳，都会加剧干缩裂缝的产生。此外，干缩裂缝还与混凝土的龄期有关，龄期越短的混凝土，其干缩裂缝的风险越高。

（三）结构性裂缝

结构性裂缝是混凝土面板坝裂缝中最为严重的一种类型。它主要是由于坝体沉降、坝体本身重量以及水库压力等结构性因素引起的。当混凝土面板的体积过大或堆放不均匀时，坝体内部的应力分布就会发生变化，导致面板出现裂缝。此外，坝体不均匀沉降也是诱发结构性裂缝的主要原因之一。当坝体发生不均匀沉降时，面板与垫层之间的连接就会受到破坏，从而产生裂缝。结构性裂缝的出现往往意味着坝体的整体性能已经受到严重影响，如果不及时进行处理和修复，可能会引发更严重的安全问题[1]。

二、混凝土面板坝裂缝预防措施

（一）提升混凝土材料的整体性能

在混凝土面板裂缝防治的实践中，混凝土材料的选择与施工质量的控制构成了防裂策略的核心。针对混凝土材料，首要任务是精选合适的胶凝体系，以中热、低热水泥或复掺掺合料的低水化热胶凝体系为佳，旨在有效降低材料的绝热温升，进而缓解因温度变化引发的裂缝问题。同时，补偿收缩性材料的合理应用也不容忽视，其能显著降低材料变形与收缩的风险。此外，骨料的选择同样关键，优选线膨胀系数低、弹性模量适中的骨料，能有效减少塑性收缩裂缝的产生。为了进一步提升混凝土的抗拉性能，高弹性模量的纤维材料成为理想之选，它们能显著增强混凝土的内部结构，提升其整体韧性。在混凝土指标设计上，需细致考虑混凝土面板出机口及到达舱面时的坍落度指标，这些指标需根据运输时间与距离灵活调整与优化，并通过现场试验验证其合理性。值得注意的是，在特定环境条件如大风耦合或干热环境下，料仓内细骨料的含水量差异显著，这对混凝土性能的稳定构成挑战。因此，实时监测细骨料含水量变得至关重要，它不仅有助于及时调整混凝土配比，还能确保混凝土性能的稳定与优异[2]。

（二）做好保温保湿工作

混凝土面板砂砾石坝面板的防裂技术，其核心在于精准控制面板在厚度方向上的内外温差，这是确保面板结构完整性的关键所在。在混凝土浇筑初期，迅速采取保温及遮阳措施至关重要，这能有效减缓混凝土内部热量的散失和外部温度的急剧变化，从而降低温度应力对面板的潜在威胁。面对气温骤降的不利条件，面板裂缝的风险显著增加，因此，密切关注天气预报，提前预判并部署保温措施，成为混凝土浇筑过程中的一项必备工作。具体而言，可通过搭建临时遮阳棚、覆盖保温材料等方式，为混凝土创造一个相对稳定的温度环境。面板早期裂缝的形成，往往源于温度应力与干缩应力的共同作用。浇筑完成后，及时采取全面覆盖措施，如铺设塑料膜、土工膜，涂抹密封剂，或覆盖稻草席等，形成有效的保温保湿层，对于减少水分蒸发、维持混凝土内部湿度、控制温度梯度具有重要意义。此外，根据环境温度的变化，灵活选择不同温度的流水养护方式，既能满足混凝土水化反应对热量的需求，又能有效避免温差过大导致的裂缝问题。在条件允许的情况下，保温保湿作业应持续至蓄水阶段，以确保面板在整个养护周期内都能保持最佳的物理与力学性能，为混凝土面板砂砾石坝的长期安全运行奠定坚实基础

[3]。

（三）封闭涂料施工检查

混凝土面板坝裂缝预防涂料施工检查是确保工程结构长期稳定性的关键技术环节，其核心在于通过系统性、精细化的质量监控手段，全面评估涂层的施工质量和黏结性能。全过程质量检查体系以200米为周期，通过现场监理的实时监督，构建了一个严密的质量管理网络。检测方法的科学性体现在对环境条件的精确模拟和强度发展的动态跟踪，选取1.0米检测区域并在15天后评估涂层强度，不仅能够准确反映材料的性能演变过程，还能为后续施工提供关键的技术依据。黏结强度检测的技术路线极其精细，通过在1.0米检测区域内选取3个位置，每处采用直径5毫米的圆形切缝和专用钢块黏贴方法，不仅能精确定位可能存在的质量缺陷，还能量化评估涂层与混凝土基面的黏结程度[4]。24小时后利用专业黏结强度测试仪进行精确检测，充分体现了现代工程技术对质量控制的极致追求。这种严格的检测方法不仅能有效预防可能的裂缝问题，更是对混凝土面板坝长期使用安全的科学保障。

结束语：

综上所述，混凝土面板坝裂缝的成因复杂多样，但通过科学的预防措施，我们可以有效降低裂缝产生的风险。随着材料科学和施工技术的不断进步，我们相信会有更多创新的防裂技术和方法出现，为混凝土面板坝的安全运行提供更加坚实的保障。同时，我们也应持续关注裂缝问题，加强监测和维护，确保水利工程的安全和效益。

参考文献：

[1]肖家发,殷祥男,熊米佳,等. 基于水工混凝土面板裂缝成因及防治分析 [J]. 中国水泥, 2024, (S2): 215-218.

[2]李一帆,孙新建,李国超. 考虑混凝土面板裂缝的堆石坝三维渗流敏感性分析 [J]. 人民黄河, 2024, 46 (08): 155-160.

[3]陈小亮. 混凝土面板堆石坝的面板裂缝防治技术要点 [J]. 石材, 2024, (05): 144-146.

[4]陈育权,许浩,冯俊领,等. 基于红外热成像技术的水电站混凝土面板裂缝检测方法研究 [J]. 混凝土, 2024, (02): 180-184.