水利工程混凝土裂缝产生原因与预防江西省水利水电建设有限公司江华雄混凝土是一种由水泥、水、砂石骨料、掺合料、外加剂及其他材料混合而成的非均
质脆性材料。由于混凝土是非均质脆性材料在施工过程中受到各种因素影响很容易产生裂缝。裂缝分微观与宏观两种，我们常说裂缝一般指肉眼可见
的宏观裂缝，及混凝土工程常说裂缝。混凝土产生裂缝原因很多，主要是由于混凝土中拉应力超过了抗拉强度,或者说是由于拉伸应变达到或超过了
极限拉伸值而引起。作为水利工程建设者对混凝土裂缝产生原因要有深入了解，这样才能更好预防混凝土裂缝的产生。本文将对混凝土裂缝形成机理
及危害与预防进行分析，并对如何预防混凝土裂缝谈些粗浅见解。关键词：混凝土；裂缝；原因；分析；预防由于现代建筑材料的发展和施工机械化
程度的提高，在水利工程、建筑工程、公路工程、桥梁工程所采用的建筑物中许多材料被混凝土所取代，在水利工程特别是在混凝土重力坝大体积混
凝土工程施工中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑体内部温度剧烈变化，会导致混凝土浇筑体内部的应力剧烈变化，从而使混凝土重力坝浇筑体发生
裂缝的现象并不罕见。如何防止混凝土施工中出现有害裂缝是混凝土工程特别是在水利工程混凝土重力坝大体积混凝土施工中的关键技术问题。总
体讲混凝土裂缝形成的原因有两大类:一，化学因素化学因素引起的混凝土裂缝主要是原材料中矿物成分过量。如水泥中氧化镁，游离氧化钙含量
超标在混凝土达到一定强度后其滞后的水化反应导致膨胀发生体积不均匀变化，破坏已硬化的混凝土产生胀缝。这种裂缝特点是龟裂，混凝土出现起
鼓，松脆或崩溃。其次碱骨料反应，因为水泥中碱性氧化物含量较高时，会与骨料中所含的活性二氧化硅发生化学反应，并在骨料表面生成碱-硅酸
凝胶，吸水后会产生较大的体积膨胀，导致混凝土产生胀缝。这些因素引起的混凝土裂缝在几个月至若干年后出现。主要的预防措施：一是选用碱活
性小的砂石骨料。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。四是加强检测严把材料质量关，不让不合格原
材料进场。另外就是混凝土浇筑过程中、振捣不良或者钢筋保护层不达要求，有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀体积膨胀，导致混凝土胀缝，此种
类型的裂缝多为纵向裂缝，一般沿钢筋的位置出现。这种裂缝产生时间一般若干年。预防措施有：一是保证钢筋保护层的厚度。二是混凝土砂石骨料
级配要良好。三是混凝土浇筑要振捣密实。四是钢筋表层涂刷防腐涂料。最后是混凝土碳化（或中性化），由于空气中二氧化碳通过混凝土中的毛
细孔隙，由表及里地向内部扩散，在有水分存在的条件下与水泥石中的氢氧化钙反应生成碳酸钙，使混凝土中氢氧化钙浓度下降。凝土碳化会引起混
凝土收缩并使混凝土表面产生微细裂缝（出现时间一般个把月到若干年都有与混凝土周围环境二氧化碳浓度有关），严重时将影响混凝土结构的使用
寿命。预防措施：使用硅酸盐水泥或普通水泥，采用较小的水灰比及较多的水泥用量，掺引气剂或减水剂，采用级配良好表观密度较大的砂石骨料及
严格控制混凝土施工质量，使混凝土均匀密实，均可提高混凝土碳化能力。但混凝土中掺入粉煤灰以及采用蒸汽养护，会加速混凝土碳化。二，物理
因素物理因素引起的混凝土裂缝常见的有：塑性裂缝、干缩裂缝、温度裂缝，沉降裂缝等。塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生
的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽两端细且长短不一、互不连贯状态。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎
没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝
土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、
环境温度、风速、相对湿度等等。预防措施：一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比，掺入高效减水
剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。三是浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。四是及覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫
、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。
干缩裂缝最为常见，多出现在混凝土终凝结束有一定强度后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的三天至一周左右。水泥砂浆中水分的蒸发产生强度后
会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致混凝土在产生一定强度后体积不均匀收缩变形
的结果。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝由外向内发展，宽度多在０．０５～０．２ｍｍ之间，大体积混凝土中平面部位多见，较薄
的梁板中多沿其短向分布。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的性质、水泥的用量、砂石骨料的级配与用量和含泥量、外加剂的用量等有关。
预防措施：一是选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越
大干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比，同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌时间使混凝土尽量搅拌均匀和施
工中的混凝土砂石料级配及含泥量。四是加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂
刷养护剂养护。五是在混凝土结构中合理的分层分段浇筑设置合适的收缩缝。温度裂缝多发生在大体积混凝土中或温差变化较大地区（温差20℃
左右）的混凝土结构中，裂缝由内向外形成，一般多为贯穿性，裂缝较宽。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长
度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大
小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的大体积混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太
明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。预防措施：一是尽量选用低热或中热水泥
，如矿渣水泥、粉煤灰水泥以降低混凝土内部水化热来减少混凝土内外温差。二是减少水泥用量将水泥用量尽量控制在４５０ｋｇ／ｍ３以下。三
是降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在０．６以下。四是改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量降低水化热。五是改善混
凝土的搅拌加工工艺，在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺，降低混凝土的浇筑温度。六是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，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低混凝土内部水化热，推迟热峰的出现时间。七是加强混凝土温度的监控，及
时采取冷却、保护措施。八是对大体积混凝土要合理的分层分段。九是加强混凝土养护，混凝土浇筑完成后，及时喷洒养护剂或用湿润的草帘、麻片
等覆盖，并注意洒水，适当延长养护时间，保证混凝土表面湿润不至于表面过快干燥。沉降裂缝的产生是由于结构地基基岩是风化层强度不够及当
构件高度较大，如一次快速浇筑混凝土，因下部混凝土尚未充分硬化，产生下沉，引起裂缝或土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉
降所致；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等所致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，还有
就是混凝土龄期不到强度不够过早承重,致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或
呈３０°～４５°角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变
形稳定之后，沉降裂缝也基本趋于稳定。预防措施：一是对基岩是风化层强度不够的岩层要清除在浇筑体积高度较大混凝土构件时不要浇筑过快及
松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。三是防止混凝
土浇筑过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。六对
龄期不到强度不够的混凝土严禁承重.结语综合上述在水利、建筑、公路、桥梁工程施工中常碰到混凝土工程特别是混凝土重力坝大体积混凝土
，本人根据自己的认识所及，参考了一些相关书籍，对混凝土裂缝产生的原因机理及预防进行了论述，目的是使项目部施工技术人员对混泥土裂缝产生原因机理有一个初步的认识。对怎样预防混凝土裂缝有一个初步了解。参考文献[1]李亚杰.建筑材料第四版[M].北京：中国水利水电出版社2001.3[2]王铁龙.工程结构裂缝控制.北京:中国建筑工业出版社[3]龚召熊.水工混泥土温控与防裂.北京:中国水利水电出版社1999 |
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