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【摘 要】对水工混凝土裂缝的原因要进行细致的分析，加以区别对待，在施工中采取有效的预防措施以控制裂缝的出现和发展，从而保证水工建筑物的构建的安全、稳定、经久耐用。
【关键词】水工混凝土;裂缝;原因;防控
裂缝的出现不仅会降低水工建筑物的抗渗能力，影响其使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响水工建筑物的承载能力，危及水工建筑物的结构的稳定性。由此可见，分析裂缝的成因，探讨防治措施，对水利工程建筑物的应用有着极其重要的意义。当然，引起水工建筑物混凝土结构产生裂缝的原因是多方面的。但是，归纳起来可分为荷载作用引起的裂缝和非荷载引起的裂缝两类。
1.荷载作用引起的裂缝
1．1水工建筑物混凝土结构在使用荷载作用下，由于截面的混凝土拉应变大多是大于混凝土极限拉伸值的，所以构件在使用时总是带缝工作的。这类裂缝总是与主拉应力方向大致垂直，且最先在荷载效应最大处产生。如果荷载效应相同，裂缝首先在混凝土抗拉能力最薄弱处产生。
1．2预防荷载作用引起的裂缝的措施是合理的配筋。在施工過程中，选用混凝土粘结较好的变形钢筋，控制钢筋的应力不过高，钢筋的直径不过粗，并用钢筋不在混凝土中分布比较均匀。这样就能较好地控制正常使用条件下裂缝宽度，不致过宽。
2.非荷载引起的裂缝
在水工建筑物混凝土物件中，大部份缝是由非荷载因素引起的，如温度变化、混凝土收缩、基础不匀沉降、塑性坍落、钢筋锈蚀、碱—骨科化学反应等等。
2．1温度变化引起的裂缝
2．1．1水工建筑结构件随着温度的变化而产生变形，即通常所说的热胀冷缩。当变形受到约束时，便产生了裂缝，约束的程度越大，裂缝就越宽。
预防热胀冷缩的措施：一是撤去约束，允许自由的产生变形；二是设置伸缩缝。
2．1．2水泥和水所引起化学反应引起裂缝。大体积混凝土开列的主要原因之一，是由于混凝土在硬化过程中，水泥和水起化学反应，产生大量的水化热引起混凝土的温度上升，如果热量不能很快散失，内部和外部温差过大，就将产生温度应力，使结构内部受压，外部受拉。混凝土在硬化初期，只有很低的抗拉强度，如果由内外温度差引起的拉应力超过混凝土早期抗拉强度时，混凝土就要产生裂缝。
防止这类裂缝产生的措施是：a.尽量选用低热或中热降低泥矿渣水泥、粉煤灰水泥；b．减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg／m2以下；c．降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0．60以下；d.改善骨科级配，掺加粉煤灰或高效减少水剂等来减少水泥用量，降低水化热；e．改善混凝土的搅拌工艺，采用“二次风冷”新工艺降低混凝土的浇筑温度；f.在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌和物的流动性、保水性，降低水热化，推迟热峰出现的时间；g.合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束；h．在大体积混凝土内部设置冷却管道，通过冷水或冷气冷却，减小混凝土的内部温差；i.加强混凝土温度的监控，及时采取冷却保护措施；j.加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表现缓慢冷却，在寒冷季节，混凝土两面必须采取保温措施，以防寒潮袭击。
2．1．3构件硬化成型后，在使用中，如果温度较大，构件内部温度梯度就极大，也会引起构件开裂。
2．1．4预防产生比类裂缝的措施是：采用隔热 (或保温)措施，尽量减少构件内部温度梯度，在配筋时应考虑温度力的影响。
2．2混凝土收缩引起的裂缝
2．2．1混凝土在空气中结硬时，体积要缩小，产生收缩变形，当受到约束时，就可能导致裂缝的产生。
2．2．2在配筋率较高的构件中，由于钢筋对周围混凝土的约束作用增强，混凝土的收缩也会受到钢筋的限制而产生拉应力，引起构件局部裂缝。
2．2．3新老混凝土界面容易产生收缩裂缝。
2．2．4防止和减少收缩裂缝的措施：a.合理设置收缩缝；b.改善水泥土性能，降低水灰比，减少水泥用量；c．配筋率不宜过高，设置构造钢筋收缩裂缝健分布均匀，避免发生集中的大裂缝；d．加强混凝土的时期养护，并适应当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。
2．3混凝土塑性坍落引起的裂缝
2．3．1混凝土塑性坍落发生在混凝土浇筑后的头几个小时内，这时混凝土还处于塑性状态，如果混凝土出现泌水现象，在重力作用下混合料中的固体颗粒有向下沉移而水向上浮动的倾向。这种移动当受到钢筋骨架或者模板约束时，在上部就容易形成沿钢筋长度方向的裂缝。
2．3．2预防措施是：a．要仔细选择集料的配级，做好混凝土的配合比设计，特别是要控制水灰比，采用适量的减水剂；b.施工时混凝土既不能漏振也不能过振，避免混凝土泌水现象的发生，防止模板沉陷；c．如果发生这类裂缝，可在混凝土终凝以前重新抹面压光，使裂缝闭合。
2．4基础不均匀沉降引起的裂缝
2．4．1基础不均匀沉降，使超静结构受迫，从而导致裂缝。
2．4．2防止基础不均匀引起裂缝的措施是：根据地基条件及上部结构形式，采用合理的构造措施及设置沉降缝。
2．5冰冻引起的裂缝
2．5．1水在结冰过程中，荷重要增加，因此，水在设灌浆或灌浆不饱满的预应力构件孔道中结冰，就可以产生沿着孔道方向的纵向裂缝。
2．5．2预防冰冻裂缝的措施：在建筑物基础梁下填一定厚度的松散材料(炉渣)。
2．6钢筋锈蚀引起的裂缝
2．6．1原因
钢筋的生锈过程实际上是电化学反应过程，这种效应可在钢筋周围的混凝土中产生胀拉应力，如果混凝土的保护层比较薄，不是以抵抗这种拉应力时，就会沿着钢筋形成一条顺筋裂缝。顺筋裂缝一旦产生，又进一步促进钢筋锈蚀程度的增加，形成恶性循环，最后导致混凝土保护层剥落，甚至钢筋锈断。这种顾筋裂缝对结构的耐久性影响最大。
2．6．2预防措施
防止顺筋裂缝的措施是提高混凝土的密实度和抗渗性，适当加大保护层的厚度。
2．7碱—骨科化学反应引起的裂缝
2．7．1原因和分析
碱—骨科反应是指混凝土孔隙中水泥的碱性溶液与活性骨科(含活性 Si02)化学反应，生成碱—硅酸凝胶，碱硅胶温水后可产生膨胀，使混凝土胀裂，开始时在混凝土表面形成不规则的细小裂缝，然后由表及里地发展，裂缝中充满了白色深沉。
2．7．2预防措施
碱—骨科化学反应对结构件的耐久性影响极大，为了控制碱—骨科的化学反应速度应选择优质骨科和低含碱量水泥，并提高混凝土的密实度和采用较低的水灰比。
3.结论
裂缝是水利建筑物混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低水利建筑物的抗渗能力，影响水利建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响水利建筑物的承载能力。所以，必须对混凝土裂缝进行深入细致的调查研究，区别对待，在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，以保证水利工程建筑物的构件的安全、稳定、经久、耐用。
【关键词】水工混凝土;裂缝;原因;防控
裂缝的出现不仅会降低水工建筑物的抗渗能力，影响其使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响水工建筑物的承载能力，危及水工建筑物的结构的稳定性。由此可见，分析裂缝的成因，探讨防治措施，对水利工程建筑物的应用有着极其重要的意义。当然，引起水工建筑物混凝土结构产生裂缝的原因是多方面的。但是，归纳起来可分为荷载作用引起的裂缝和非荷载引起的裂缝两类。
1.荷载作用引起的裂缝
1．1水工建筑物混凝土结构在使用荷载作用下，由于截面的混凝土拉应变大多是大于混凝土极限拉伸值的，所以构件在使用时总是带缝工作的。这类裂缝总是与主拉应力方向大致垂直，且最先在荷载效应最大处产生。如果荷载效应相同，裂缝首先在混凝土抗拉能力最薄弱处产生。
1．2预防荷载作用引起的裂缝的措施是合理的配筋。在施工過程中，选用混凝土粘结较好的变形钢筋，控制钢筋的应力不过高，钢筋的直径不过粗，并用钢筋不在混凝土中分布比较均匀。这样就能较好地控制正常使用条件下裂缝宽度，不致过宽。
2.非荷载引起的裂缝
在水工建筑物混凝土物件中，大部份缝是由非荷载因素引起的，如温度变化、混凝土收缩、基础不匀沉降、塑性坍落、钢筋锈蚀、碱—骨科化学反应等等。
2．1温度变化引起的裂缝
2．1．1水工建筑结构件随着温度的变化而产生变形，即通常所说的热胀冷缩。当变形受到约束时，便产生了裂缝，约束的程度越大，裂缝就越宽。
预防热胀冷缩的措施：一是撤去约束，允许自由的产生变形；二是设置伸缩缝。
2．1．2水泥和水所引起化学反应引起裂缝。大体积混凝土开列的主要原因之一，是由于混凝土在硬化过程中，水泥和水起化学反应，产生大量的水化热引起混凝土的温度上升，如果热量不能很快散失，内部和外部温差过大，就将产生温度应力，使结构内部受压，外部受拉。混凝土在硬化初期，只有很低的抗拉强度，如果由内外温度差引起的拉应力超过混凝土早期抗拉强度时，混凝土就要产生裂缝。
防止这类裂缝产生的措施是：a.尽量选用低热或中热降低泥矿渣水泥、粉煤灰水泥；b．减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg／m2以下；c．降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0．60以下；d.改善骨科级配，掺加粉煤灰或高效减少水剂等来减少水泥用量，降低水化热；e．改善混凝土的搅拌工艺，采用“二次风冷”新工艺降低混凝土的浇筑温度；f.在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌和物的流动性、保水性，降低水热化，推迟热峰出现的时间；g.合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束；h．在大体积混凝土内部设置冷却管道，通过冷水或冷气冷却，减小混凝土的内部温差；i.加强混凝土温度的监控，及时采取冷却保护措施；j.加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表现缓慢冷却，在寒冷季节，混凝土两面必须采取保温措施，以防寒潮袭击。
2．1．3构件硬化成型后，在使用中，如果温度较大，构件内部温度梯度就极大，也会引起构件开裂。
2．1．4预防产生比类裂缝的措施是：采用隔热 (或保温)措施，尽量减少构件内部温度梯度，在配筋时应考虑温度力的影响。
2．2混凝土收缩引起的裂缝
2．2．1混凝土在空气中结硬时，体积要缩小，产生收缩变形，当受到约束时，就可能导致裂缝的产生。
2．2．2在配筋率较高的构件中，由于钢筋对周围混凝土的约束作用增强，混凝土的收缩也会受到钢筋的限制而产生拉应力，引起构件局部裂缝。
2．2．3新老混凝土界面容易产生收缩裂缝。
2．2．4防止和减少收缩裂缝的措施：a.合理设置收缩缝；b.改善水泥土性能，降低水灰比，减少水泥用量；c．配筋率不宜过高，设置构造钢筋收缩裂缝健分布均匀，避免发生集中的大裂缝；d．加强混凝土的时期养护，并适应当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。
2．3混凝土塑性坍落引起的裂缝
2．3．1混凝土塑性坍落发生在混凝土浇筑后的头几个小时内，这时混凝土还处于塑性状态，如果混凝土出现泌水现象，在重力作用下混合料中的固体颗粒有向下沉移而水向上浮动的倾向。这种移动当受到钢筋骨架或者模板约束时，在上部就容易形成沿钢筋长度方向的裂缝。
2．3．2预防措施是：a．要仔细选择集料的配级，做好混凝土的配合比设计，特别是要控制水灰比，采用适量的减水剂；b.施工时混凝土既不能漏振也不能过振，避免混凝土泌水现象的发生，防止模板沉陷；c．如果发生这类裂缝，可在混凝土终凝以前重新抹面压光，使裂缝闭合。
2．4基础不均匀沉降引起的裂缝
2．4．1基础不均匀沉降，使超静结构受迫，从而导致裂缝。
2．4．2防止基础不均匀引起裂缝的措施是：根据地基条件及上部结构形式，采用合理的构造措施及设置沉降缝。
2．5冰冻引起的裂缝
2．5．1水在结冰过程中，荷重要增加，因此，水在设灌浆或灌浆不饱满的预应力构件孔道中结冰，就可以产生沿着孔道方向的纵向裂缝。
2．5．2预防冰冻裂缝的措施：在建筑物基础梁下填一定厚度的松散材料(炉渣)。
2．6钢筋锈蚀引起的裂缝
2．6．1原因
钢筋的生锈过程实际上是电化学反应过程，这种效应可在钢筋周围的混凝土中产生胀拉应力，如果混凝土的保护层比较薄，不是以抵抗这种拉应力时，就会沿着钢筋形成一条顺筋裂缝。顺筋裂缝一旦产生，又进一步促进钢筋锈蚀程度的增加，形成恶性循环，最后导致混凝土保护层剥落，甚至钢筋锈断。这种顾筋裂缝对结构的耐久性影响最大。
2．6．2预防措施
防止顺筋裂缝的措施是提高混凝土的密实度和抗渗性，适当加大保护层的厚度。
2．7碱—骨科化学反应引起的裂缝
2．7．1原因和分析
碱—骨科反应是指混凝土孔隙中水泥的碱性溶液与活性骨科(含活性 Si02)化学反应，生成碱—硅酸凝胶，碱硅胶温水后可产生膨胀，使混凝土胀裂，开始时在混凝土表面形成不规则的细小裂缝，然后由表及里地发展，裂缝中充满了白色深沉。
2．7．2预防措施
碱—骨科化学反应对结构件的耐久性影响极大，为了控制碱—骨科的化学反应速度应选择优质骨科和低含碱量水泥，并提高混凝土的密实度和采用较低的水灰比。
3.结论
裂缝是水利建筑物混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低水利建筑物的抗渗能力，影响水利建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响水利建筑物的承载能力。所以，必须对混凝土裂缝进行深入细致的调查研究，区别对待，在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，以保证水利工程建筑物的构件的安全、稳定、经久、耐用。