水利工程大体积砼浇筑裂缝成因及防裂的方法

　引言
　　通过大量统计数据和实验研究显示，砼工程具有很强的裂缝形成因素。砼体积越大，形成裂缝的几率也越大。尽管如此，只要采取有效措施，就能将裂缝形成因素控制在可以接受的范围内，从而对建筑质量和使用安全提供保障。这也是砼工程得以顺利实施的重要原则。我国砼施工规范对砼裂缝有着明确规定，某些结构在特殊条件下可以存在一定程度的裂缝。从实际施工角度讲，砼浇筑施工应严格控制施工质量，采取一切有利措施防止裂缝发生，尽可能地保障砼的质量，从而保障工程质量安全。
　　1 水利工程混凝土浇筑砼裂缝类型及形成原因
　　1.1 施工早期形成的砼裂缝类型及形成原因
　　1.1.1 收缩裂缝
　　收缩裂缝是混凝土裂缝中最常见的种类之一，分为塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干燥收缩裂缝三种。砼体收缩是形成收缩裂缝的根本原因。引发砼体收缩的原因有两种：一是游离水蒸发收缩。砼浇筑施工时，出于砼浇捣技术上所致，砼实际加入水量要远远高于水泥发生水化作用所需的水量，游离水一般为水化作用需水量的4至5倍。当砼浇筑完成，多余游离水分蒸发后会在砼体内部形成许多毛细孔，引发砼体收缩。这种情况称之为游离水蒸发收缩。另一种收缩为水泥水化作用引发收缩。这种收缩称之为砼自收缩（或称砼干缩）。从收缩程度上看，砼自收缩是游离水蒸发收缩的10%到20%。从上述讨论我们也能够得出砼收缩产生裂缝的不可避免性。大量实验和统计数据表明，砼收缩结束后收缩率一般为0.2%至0.45%。砼收缩值大小和水泥品种，用量、拌和水量，骨料规格，振捣密实性和养护好坏有关。在湿润环境下进行养护的砼收缩率要比养护条件干燥的砼收缩率低6%至8%。
　　1.1.2 温度裂缝
　　（1）内约束裂缝。内约束裂缝是由于砼体内外存在较大温差，产生应力超过砼承受极限引起的。比如砼养护期间气温急剧下降，导致砼表面温度迅速下降7到10℃时就会在砼表面形成裂。这种裂缝深度往往只有3毫米左右，砼体内部依然保持完整。（2）外约束裂缝。砼浇筑后会因水化作用放出大量热。由于砼导热系数低，致使砼内部温度要比表层温度高。砼体积越大，这种差异越明显。当砼浇筑72小时后，砼体内部温度可达到80℃左右。巨大的温差使得砼表面产生拉应力，当拉应力大于砼抗拉强度时，形成温度裂缝。外约束裂缝一般在施工结束后2～3个月时比较常见，发生在砼结构中部的情况较多。裂缝深度很深，甚至形成贯穿，严重破坏砼结构的整体性。
　　1.1.3 沉陷裂缝
　　当砼结构坐落位置没有处理过的回填土或松软地基上时，砼浇筑完成后，地基受水浸泡在建筑作用力下发生不均匀沉降就会导致砼裂缝的产生。特别是平卧生产的钢筋砼构件（如薄腹梁），由于侧向刚度差，配筋少。最易引起弦、腹杆或梁的侧面产生裂缝。此外，模板刚度不能满足要求，模板支撑间距过大、支撑底部没有紧固到位或拆模时间过早，也是产生沉降裂缝的原因之一。沉陷裂缝深度较深，也有贯穿结构，发生裂缝地方与沉陷方向一致。裂缝宽度与沉降值成正比。当沉陷裂缝较大时，会形成一定的错位。
　　1.1.4 其它施工裂缝
　　除以上情况外，施工早期还存在如下若干种裂缝：由于滑模施工、构件制作脱模及运输、堆放、吊装不当产生各种裂缝；后张预应力构件和预制空心板抽芯时间选择不当，导致砼塌落或拉裂形成的裂缝；构件吊装时吊点定位不准形成的裂缝；构件堆放时支撑垫木摆放位置不当，或悬挑过长，构件运输时受到剧烈震动和冲击形成的裂缝；侧向刚度差的构件（如薄腹梁）在吊装时因未采取侧向临时加固措施，造成弯距过大，应力集中等情况而使构件吊裂形成的裂缝；滑模施工中，安装模板没有锥度，导致砼表面拉裂形成的裂缝；模板提升时间过长。砼与模板粘接，水平开裂形成的裂缝；砼表面施工中，抹压施工不当，使表面出现龟裂产生裂缝。
　　1.2 施工后期形成的砼裂缝类型及形成原因
　　（1）构件承受载荷超出构件承受能力极限形成的裂缝。当构件承受的均布载荷或集中载荷超过设计要求时，会形成内力弯矩，严重时产生构件纵轴相垂直裂缝。或者受到剪力过大时产生斜裂缝，并向沿纵向发展。（2）建筑基础发生不均匀沉陷引发裂缝。这种裂缝会随着沉陷程度加深而逐渐发展扩大。（3）钢筋混凝土所处环境条件极其恶劣。比如长期遭受水体侵蚀情况下，由于砼保护层厚度有限，特别是砼孔隙较多的情况下，水中氯离子与氧会和钢筋发生氧化还原反应，生产氧化铁，使得金属部分体积增大外胀，对周围砼形成挤压，最终导致砼胀裂现象的发生。
　　2 砼裂缝防范措施的若干建议
　　2.1 优化设计
　　设计是工程建设的基础。要从源头加强裂缝防范，必须要从设计着手。在设计阶段就要充分考虑裂缝产生的影响因素，尽可能通过科学设计降低裂缝形成几率。比如要针对砼硬化过程中温度、湿度变化产生裂缝进行设计，设计时要尽量降低混凝土收缩时产生应力。常用办法为在适当位置设置胀缩缝和施工缝。对于砼收缩导致构件间形成的相互载荷要做好处理，要选择适宜的构件结构和截面几何形状，防止因收缩引起的应力集中。钢筋可有效抑制砼的变形。抑制能力取决于钢筋与混凝土间的粘结力。粘结力越大，抑制越强。为充分发挥钢筋的抑制能力，应选用直径小、间距较密的钢筋形式，不宜采用光圆钢筋。
　　2.2 减小水灰比
　　水灰比对砼裂缝的影响很大。水灰比越大，砼硬化收缩越大，越容易产生裂缝。因此，为减少裂缝产生的可能性，应在满足施工要求基础上，适当下调水灰比。
　　2.3 控制水泥用量
　　在水灰比一定的情况下，水泥含量越高，砼干缩率越大。这是因为砼干缩主要来源于水泥浆的干缩。同时减少用水量和水泥用量，对于改善干缩，提高砼的抗裂性会更为有效。
　　2.4 科学养护
　　砼养护要严格遵循养护作业规范，维持养护所需的温度、湿度等条件，做好保温、保湿措施。砼强度达标，养护期满后方可停止养护。
　　3 结束语
　　砼体裂缝是砼浇筑施工中最常见的一种质量病害。水利工程更是裂缝发生几率较高的地方。砼一旦发生开裂，不但抗渗能力会下降，损害建筑物使用功能，还会导致砼内钢筋发生锈蚀、碳化，导致建筑物承载能力下降，从而缩短使用寿命。为保障使用期限内建筑使用质量安全，就必须做好裂缝防范措施。基于砼裂缝产 生的不可避免性，在处理裂缝问题时要根据具体情况具体分析。科学、合理设计、实施防控措施，既保证工程施工质量安全，又可控制施工成本和施工周期，从而实现工程建设经济效益和施工质量的和谐统一。  
　　参考文献
　　曹滨.大体积混凝土温度裂缝控制及常见病害处理.中国科技博览，2012.
　　陈丕凌.水利工程大体积混凝土施工温度裂缝控制.建筑与文化，2013.