淺析水利工程大體積混凝土施工裂縫的防治措施

一、大體積混凝土開(kāi)裂的原因

（一）收縮開(kāi)裂

當(dāng)澆注水泥混凝土?xí)r，在水泥的水合作用期間產(chǎn)生大量的水合作用熱，這使混凝土的整體溫度迅速升高。然后水泥混凝土外表溫度迅速消散，但中心溫度下降緩慢。混凝土整體中心會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，而內(nèi)部和外部拉伸應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致拉伸應(yīng)力集中。當(dāng)內(nèi)部和外部拉伸壓縮應(yīng)力與中央拉伸強(qiáng)度一樣高時(shí)，收縮后會(huì)形成裂縫。

（二）溫度裂縫

一般來(lái)說(shuō)，大體量混凝土澆筑的施工需要一次澆筑，澆筑后，由于水泥大量水化而形成的水化熱容易擴(kuò)散到內(nèi)部組織，使混凝土內(nèi)部溫度明顯升高，表面散熱效果加快。溫差是由水泥混凝土的壓應(yīng)力和表面的拉應(yīng)力引起的。然而，在固化時(shí)間短，拉伸強(qiáng)度較低。當(dāng)溫差引起的體表內(nèi)拉應(yīng)力達(dá)到高抗拉性能、高強(qiáng)度混凝土的突破極限時(shí)，混凝土外表面會(huì)出現(xiàn)明顯的貫穿裂縫。

二、防裂措施

（一）水泥的選擇

大體積混凝土水泥應(yīng)選擇低熱值，低堿，高初始強(qiáng)度，長(zhǎng)的初始凝結(jié)期的水泥。C2S是更合適的礦物質(zhì)，C3A的含量需要控制?？刂苹瘜W(xué)成分最好達(dá)到C2S+C3S80，C3A5，C4AF15。高強(qiáng)度混凝土水泥用量不宜供過(guò)多或應(yīng)適當(dāng)加入一定數(shù)量的粉煤灰代替水泥，改善混凝土的粘塑性，降低水泥水化熱。

（二）水泥量和水泥比

配制混凝土配合比時(shí)，應(yīng)盡量減少建筑材料的使用和實(shí)際用水量，但不應(yīng)損失水泥的流動(dòng)性、凝結(jié)強(qiáng)度和持水能力，防止混凝土材料準(zhǔn)備不足或澆筑困難。

（三）砂礫石料

骨料在大體積混凝土中的百分比通常為混凝土絕對(duì)體積的80至83，因此在選擇骨料時(shí)，應(yīng)選擇線性膨脹系數(shù)低，巖石彈性低，表面清潔且涂層低的骨料，具有良好的聚集性。

除了滿足骨料標(biāo)準(zhǔn)的要求外，還可以適當(dāng)放寬石粉或細(xì)粉的含量，以提高混凝土的可加工性，并提高混凝土的密實(shí)性，耐久性和抗裂性。

（四）外加劑

摻入不合格材料將對(duì)混凝土材料的高強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)人的使用壽命產(chǎn)生很大影響。雨后積水的混凝土材料工程項(xiàng)目應(yīng)摻加抗裂引氣劑，并根據(jù)同一地區(qū)不同混凝土板的要求選用相同的減水劑，如果粉煤灰的細(xì)度與水泥顆粒的細(xì)度相等，則燃燒損失小，硫含量和堿含量小，需水量少，可以將其混合并用于混凝土中。在水泥混凝土中摻入礦渣微粉，可以提高混凝土的抗?jié)B性和耐久性，降低外加劑體系施工中的溶解熱，大大提高混凝土的抗拉強(qiáng)度比、倒堿的團(tuán)聚反應(yīng)程度，提高混凝土施工質(zhì)量?；炷敛牧洗嬖谠S多缺點(diǎn)和不足，因此需要提高混凝土的抗裂性能。外用混合建材、工業(yè)廢渣硅酸鹽建材、火山噴發(fā)硅酸鹽建材都是不錯(cuò)的選擇。

（五）溫差防裂

溫差開(kāi)裂是由于混凝土水化熱的內(nèi)部溫度與混凝土表面之間的溫差過(guò)大而引起的混凝土裂縫。

1.降低注入速率并減少注入層的厚度

大體量混凝土澆筑可分為：整體分層澆筑，分段分層澆筑和多層邊坡澆筑。復(fù)合凝固法對(duì)混凝土澆筑的要求較高，強(qiáng)度較高，而垂直向下堆積法對(duì)混凝土澆筑的要求較低。在施工期間，可根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體含量和尺寸，夯實(shí)的一種方法以及強(qiáng)大的水泥混凝土連續(xù)供應(yīng)能力選擇澆筑方案。

2.加強(qiáng)混凝土的澆筑振搗，提高密實(shí)度

大體積混凝土工程澆筑過(guò)程分層、循環(huán)，高頻振搗，使入倉(cāng)的混凝土充滿每個(gè)角落，并迅速釋放氣泡，實(shí)現(xiàn)混凝土的混合液化，使其分布均勻，以提高混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)度、抗裂性。

3.控制初始溫度

（1）為了有效地減小混凝土板的表面與內(nèi)部之間的晝夜溫差，必須控制混凝土機(jī)械出口處的溫度?？梢钥刂苼?lái)自攪拌站的混凝土的室內(nèi)溫度，然后控制室內(nèi)溫度和控制原材料，從而可以實(shí)施冷卻和固化措施。澆筑溫度的控制是主要要選擇合理的澆筑時(shí)間，完善澆筑工藝和加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作。

（2）在大體積混凝土中預(yù)埋充冷水管，并在步驟1和2中進(jìn)行水冷卻。

為了更有效的控制混凝土內(nèi)部溫度升高，采用預(yù)先在混凝土結(jié)構(gòu)體內(nèi)埋設(shè)水循環(huán)冷卻管，連通施工區(qū)內(nèi)蓄水池，確保循環(huán)水溫度，進(jìn)行冷卻。在現(xiàn)場(chǎng)建造混凝土板的過(guò)程中，輸入冷卻水在循環(huán)，多余的熱量通過(guò)冷卻管散發(fā)。冷卻系統(tǒng)逐漸流動(dòng)，帶走混凝土板中的熱能，可以有效地控制水泥混凝土的溫度。

三、混凝土裂縫的加固處理

（一）灌漿處理

加筋注漿是處理混凝土裂縫的有效方法，灌漿孔布局采用漸進(jìn)的致密化方法，即在需要加固灌漿的混凝土中鉆孔和灌漿。

（二）結(jié)構(gòu)加固

對(duì)于嚴(yán)重的混凝土裂縫質(zhì)量問(wèn)題，例如通過(guò)大壩混凝土中的裂縫，大壩主體應(yīng)力會(huì)重新分配，并且危險(xiǎn)的拉應(yīng)力會(huì)出現(xiàn)在大壩的上游。在灌漿后恢復(fù)抗剪強(qiáng)度方面，僅依靠灌漿處理是不安全的，必須與結(jié)構(gòu)處理結(jié)合使用。

處理結(jié)構(gòu)的方法有很多，一種是用于加固小槍管的鋼地腳螺栓。另一種方法是在壩體穩(wěn)定后沿裂縫表面開(kāi)一個(gè)寬約1m的溝槽，將其拖成兩側(cè)的鍵槽形狀，并用優(yōu)質(zhì)混凝土重新填充。

（三）開(kāi)挖后補(bǔ)給

有些零件有裂縫，澆筑事故，混凝土強(qiáng)度不足等，效果非常復(fù)雜，目前普通水泥灌漿很難達(dá)到預(yù)期效果，甚至結(jié)構(gòu)加固措施也不夠有效。此時(shí)，通?？紤]開(kāi)挖后的補(bǔ)給，只要在補(bǔ)給過(guò)程中嚴(yán)格控制施工質(zhì)量和溫度應(yīng)力，就可以將新舊混凝土結(jié)合起來(lái)。

四、結(jié)語(yǔ)

從以上討論可以看出，通過(guò)逐步控制混凝土原材料選擇，混凝土澆筑過(guò)程溫度控制和施工措施的完善，可以防止大體積混凝土中的裂縫產(chǎn)生。在工作時(shí)，必須對(duì)每個(gè)過(guò)程進(jìn)行良好的管理和標(biāo)準(zhǔn)化的施工，以確保大體積混凝土水工結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，從而確保國(guó)家和人民的安全。

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