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水工混凝土裂缝的成因及防治

发表时间：2021/4/26 来源：《基层建设》2020年第33期作者：张天宇

[导读] 摘要：水工混凝土产生裂缝的情况较为常见，造成裂缝的原因也较多。

        北京市南水北调南干渠管理处北京 101209
        摘要：水工混凝土产生裂缝的情况较为常见，造成裂缝的原因也较多。正常情况下较为轻微的裂缝并不会对普通建筑物造成影响，无须对其过多关注。但是对于水工建筑物来说却并非如此，水工建筑物对施工质量的要求更加苛刻，其防渗是非常重要的，一旦出现裂缝就会有水渗入其中，严重影响到建筑物的安全性。
        关键词：水工混凝土；裂缝；成因；防治对策
        引言
        水工建筑物在建设过程中，对施工质量提出的要求普遍比较高。在施工过程中，要尽可能避免在施工过程中会出现各种不同类型的问题。在水工施工过程中，经过施工现场仔细的调查分析和研究，不难看出水工建筑物出现裂缝的概率非常高。在这种形势下，如果无法实现对水工建筑物当中裂缝问题的有效控制和处理，那么势必会引起严重的渗水问题，对水工建筑物自身的结构稳定性将会造成严重威胁，甚至还有可能会引起严重的安全质量问题。所以，必须要对水工混凝土裂缝问题进行有效控制，这样才能够实现对安全隐患问题的有效防治。
        1 水工混凝土裂缝的成因分析
        1.1 混凝土凝结过程收缩不良引发的裂缝
        混凝土浇筑之后在硬化过程中会逐渐失去热量，这也会造成其体积逐渐收缩，特别是对于大体积混凝土来说收缩会更加显著。若是混凝土的收缩受到外部因素的限制，就容易在混凝土内部形成对应的收缩应力，一旦形成的收缩应力超出水工混凝土的极限抗拉强度，就容易在混凝土表面形成收缩裂缝。一般情况下混凝土的用水量、水泥含量等都容易造成混凝土的收缩，随着混凝土用水量以及水泥含量的上升混凝土的收缩就会增加。
        1.2温度裂缝
        混凝土受温度影响，热胀冷缩会产生变形。当变形不均，受到约束，即会产生应力，导致裂缝发生。施工常见的温度裂缝有两类，一类为内约束裂缝，另一类为外约束裂缝。
        内约束裂缝是由于混凝土内外温差引起的，例如：混凝土冬季施工，没有及时围护保温或混凝土拆模过早；加热养护降温过快；混凝土养护期间受寒流侵袭，突然降温，导致表面急剧冷却收缩，都会使混凝土表面产生较大的温度差、收缩差而引起变形。从理论计算和文献实测资料得知，混凝土表面温度骤降超过5～7℃就有可能产生裂缝。这种裂缝多发生在早期，通常只在混凝土表层出现，表层以下仍保持结构完整。
        外约束裂缝是由于温差过大引起的。倒如大体积混凝土浇筑后，水泥硬化过程早期产生大量水化热，内部温度高而散热慢，表面温度散热快，这种温差在表面产生拉应力；后期均匀降温时，当受到基础（岩石地基或老混凝土）的约束，又会在内部出现拉应力，当应力超过混凝土的抗拉强度时，便出现裂缝。这种裂缝多发生在混凝土施工后2～3个月或更长时间，多在结构物中间出现，裂缝多为深进的或贯穿性的，破坏结构的整体性。外约束作用的大小与接缝的间距、浇筑块的形状、地基、基层种类有关。
        1.3沉陷问题造成的裂缝
        在冬季温度较低情况下容易产生混凝土沉陷裂缝的问题，主要是因为冻土解冻造成混凝土内部结构产生沉陷裂缝，同时此种裂缝较深，沉降裂缝宽度对于沉降量具有严重影响。另外，混凝土地基沉降不均以及回填土密实度较差等都容易引发模板支撑间距增加，容易造成沉降不均匀的情况，从而引发裂缝。
        1.4养护不当引发的裂缝
        建筑项目均是在室外建设的，刚完工的混凝土也是出于外界环境的作用下。如果受气候因素的影响，在混凝土未达到相应要求的状况下湿度大幅降低，便会导致混凝土固结，进而出现程度较深的收缩，从而对混凝土品质产生不良影响。另外，在养护不恰当的状况下混凝土的诸多地点存有受力不均衡的状况，进而出现开裂问题。

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        2 水工混凝土裂缝的处理措施
        水工建筑物在建设过程中，混凝土一直以来都是其中的基础材料之一，混凝土自身的结构质量，将会直接影响到水工建筑物的建设质量。需要引起关注和重视的问题之一就是裂缝，在对混凝土裂缝问题进行处理时，要与实际情况进行结合，尤其是要与造成混凝土出现的诸多裂缝问题进行分析，这样才能够提出有针对性的解决措施。首先，要对裂缝进行填充处理。这种方式在提出以及具体应用过程中，其主要是直接将修补材料填充到混凝土对应的裂缝当中，促使裂缝位置处的结构可以在经过处理之后，重新处于相对比较稳定的状态。这种方式应用时，比较适合被应用在一些相对比较宽、深的裂缝当中，处理效果普遍比较良好。如果混凝土自身的裂缝比较深，但是并没有足够的宽度，那么要根据实际情况，对这些裂缝进行适当的开槽处理，紧接着进行填充。在整个过程中，需要对填充材料进行科学合理的选择，否则就会直接对水工建筑的性能产生影响。其次，还可以利用注入处理的方式。这种方法在实际应用过程中，与其他裂缝处理方式相比，其自身的整个应用范围相对比较广，同时处理效果普遍比较良好。该方法在应用时，其自身的真空吸收法可以直接利用真空泵，将裂缝的内部处于真空状态，紧接着在其中将一些灌注材料注入其中，这样可以促使这些灌注材料与结构融为一体，促使混凝土结构自身的强度得到有效提升。
        3水工混凝土裂缝的防治措施
        3.1干缩裂缝防治措施
        首先为了防治施工过程中混凝土产生干缩裂缝，施工单位必须保证选择使用质量合格过关的水泥，例如选择水泥时应该选用干缩值较小，强度较高、稳定性较好的水泥。另外在进行混凝土配比混合时，应该选择有一定技术经验的技术人员操作，为了降低干缩性裂缝出现的概率，应该保证混凝土湿度在适当范围内，在完成混凝土浇筑工作后，施工人员应该充分做好混凝土的养护工作，例如可以在混凝土表面喷洒一定量的养护剂或者在混凝土表面覆盖一层养护膜。
        3.2沉陷裂缝的防治措施
        （1）对于松软土以及填土地基区域来说，在其上部进行相应结构施工之前一定要对其实施必要的夯实以及加固；要确保施工中所用模板具有较好的强度和稳定性，要将其设置牢固，要确保地基能够均匀受力，避免产生变形或者裂缝。
        （2）要设置必要的防水以及排水措施，避免混凝土浇筑时地基受到水的影响；一定要保证混凝土达到标准规定的强度之后才可以进行模板的拆除，同时也要注意拆模的先后顺序，避免模板拆除时影响到混凝土。
        （3）若是在冻土上搭建模板，一定要采取必要措施来避免混凝土受到过低温度影响而产生裂缝。
        3.3温度变化裂缝防治措施
        最后应该防止混凝土由于温度变化引起的裂缝，减低温差裂缝的发生概率，施工单位在选用水泥时应该选择散热能力较高的水泥，并在搅拌过程中不断观察调整，尽量减少混凝土散发的热量。另外施工人员还应该对施工环境进行严格控制，例如不应该在正午时间进行混凝土浇筑工作，如果混凝土浇筑过程中发现表面温度过高，应该及时添加一定量的冷水或者冰块，在短时间内降低混凝土的温度。
        结束语
        综上所述，水工建筑中都存在混凝土出现裂缝的情况，严重缩短了建筑的使用寿命，降低了建筑物的经济效益，因此在施工时，相关技术人员必须对混凝土产生裂缝的原因加以分析，结合工程的实际情况找到合理的预防办法和解决措施，更好的增强水利设施的稳定性和耐久性。
        参考文献：
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        [2]孙存银.李培俊.水工混凝土裂缝成因及预防措施.[J].河南水利及南水北调，2016（8）：50-51.
        [3]王林京.水工混凝土裂缝的成因及防治措施[J].工程建设与设计，2017（11）：88-91.
        [4]王俊达.北方地区水工混凝土建筑物常见病害及修复对策[J].水利规划与设计，2016（5）：17-19