水闸工程中混凝土防裂工艺探究

[摘要]在水闸工程中，混凝土裂缝问题不容忽视。文章列举了水闸混凝土裂缝的两大类形式，并分析成因，提出优化措施，以预防和控制裂缝的产生。

[关键词]水闸; 混凝土; 裂缝; 施工工艺

中图分类号:TV 52 文章标识码:B 文章编号:1009-0088(2011) 06-0178-02

在水工建筑中，混凝土出现裂缝的原因很多，建筑结构的设计不合理造成的裂缝，基础建设处理不善造成的裂缝，建筑结构较为复杂、分块分缝太长造成的裂缝，混凝土因温度变化而出现的裂缝，施工工艺把控不当造成的裂缝，建筑投运期间因荷载超载而造成的裂缝，还有因材料选择不当或者是施工养护技术不到位而造成的裂缝。以下具体分析水闸工程中，混凝土裂缝的种类及产生原因。

1 水闸混凝土裂缝的形式及成因

水闸工程中，常见的混凝土裂缝主要有两种: 水闸墩墙结构的裂缝及水闸底板结构的裂缝。

1．1 水闸墩墙结构的裂缝

水闸墩墙结构中，通常会出现所谓的上不着顶、下不着底的“枣核”形状的裂缝，这种裂缝通常是施工过程中在混凝土表面所形成的裂缝，随后裂缝向墩墙的内部深进，因水闸墩墙的厚度一般在1 m左右，所以很容易被裂缝穿透，形成危害性较大的贯穿性裂缝。

而这种裂缝产生的重要原因就是温度。混凝土也具备热胀冷缩的特性，因而，当周围温度环境发生变化的时候，混凝土结构就会因温度的变化而发生变形，水闸工程建筑在温度变形及约束共同的作用之下，产生一种温度应力，当这种温度应力超出混凝土所具备的抗裂强度的时候，就会形成裂缝。具体来看这种温度所造成的裂缝又可以分为两种:

(1) 温度对底板及基础约束产生影响。在温度变化的作用下，水闸底板会形成对温度变化的一种收缩变形的较强的约力，使墩墙出现较大拉应力，当这个力超出混凝土即时的抗拉强度时，就会造成贯穿裂缝的出现。

(2) 混凝土表面拉应力造成的裂缝。混凝土本身是一种不良的导热体，所以，墩墙内外容易形成一定的温度差，这一温度差使得混凝土产生温度变形的一种自我约束，在表面形成拉应力，这一拉应力可能造成由表及里的贯穿性裂缝。

1．2 水闸底板结构的裂缝

水闸工程中，底板机构的裂缝会因周边环境中温度的变化而随之呈现出一种周期性的变化规律，与墩墙裂缝有着很大的相似之处。底板裂缝也多属于贯穿性裂缝，造成这一结果的原因与底板的沉陷问题相关。对于较为严重的贯穿性裂缝，其上下或者是左右往往存在错距，而温度对于裂缝宽度的影响往往不大，而荷载的大小则与沉降的数值成一定的比例。

从成因上来看，底板混凝土裂缝的形成与墩墙混凝土裂缝产生的原因很相似，尤其是当水闸底板是修建在较为坚硬的地基之上的时候，底板所受到的约束作用就会很大，进而形成贯穿裂缝。但是，因墩墙在某一程度上增加了水闸底板的刚度特性，使底板的抗裂能力得到明显的提升，所以通常不会造成垂直水流的裂缝。

不管是墩墙混凝土裂缝还是底板混凝土裂缝，两种水闸裂缝的出现均与温度有着密不可分的关系，因而，要确保水闸工程的质量，避免水闸混凝土裂缝的出现，必须规范施工工艺，采取相应的策略来预防混凝土裂缝的出现。

2 预防混凝土裂缝的工艺与策略要对水闸工程中混凝土裂缝进行预防与控制，避免危害性裂缝的出现，需要从三方面入手，对材料及施工工艺进行优化，加强对混凝土的养护工作。

2．1 优化施工材料

对施工材料进行优化，是避免水闸混凝土裂缝的最基础的工序。要对施工材料进行优化，可以从四个方面进行:

(1) 降低绝热温升。通过以上的分析可以看出，混凝土内部升温过大、过快是导致裂缝的重要原因，所以，使混凝土的绝热升温得到有效的降低，能够对混凝土升温的幅度进行有效的控制，进而使混凝土裂缝问题得到最有效、最直接的控制。要实现绝热温升的降低，最有效的方法就是在混凝土中参入一定的粉煤灰，利用粉煤灰活性低于水泥的这一特性，来降低绝热温升。

(2) 提高抗拉强度。要提高混凝土的抗拉强度，可以在混凝土中掺入一定的纤维材料，也可以降低混凝土中水灰的比例。降低水灰比例会提升混凝土的弹性模量，减小徐变，但拉应力却并不一定会减小，所以对于预防混凝土开裂也未必有效; 掺入纤维材料则可以使混凝土抗拉强度得到很大的提升，防裂效果较好。

(3) 加入减水剂。在保持水灰比例以及混凝土流动性不变的基础上，加入适当的减水剂，能够减少水泥以及水的用量，使混凝土的绝热温升得到降低; 保持水泥用量及混凝土流动性不变的基础上，加入适当减水剂、降低水灰比例，则可以使混凝土的耐久性及强度得到提升。

(4) 加入膨胀剂。在一定程度上，膨胀剂能够补偿混凝土的温缩变形及其自身的收缩变形，对于减小开裂风险有较为明显的效果。

2．2 优化施工工艺

从施工的角度来看，要避免混凝土开裂问题的出现，需要在施工的过程中降低混凝土浇筑时候的温度，使混凝土内外温差得到有效降低; 同时要做好混凝土表面的保温工作，在混凝土的表面覆上相应的保温材料，降低内外温差; 另外，在施工的过程中，应注意进行墩墙及底板浇筑时候的间歇时间，将间歇时间控制在较短的范围内，避免间歇时间过长而造成墩墙开裂; 最后，在进行混凝土浇筑的时候，应注意采用后浇带的技术，流出施工缝，从而缩短浇筑块在沿着水流方向上的长度，减小底板对于墩墙的约束，改善应力作用，从而使混凝土开裂问题得到明显的预防与改善。

2．3 加强养护工作

要避免混凝土裂缝的出现，除了对施工材料及施工工艺进行优化之外，养护工作也是尤为必要的。在养护环节当中，塑料薄膜以及浇水草袋的利用是有效避免混凝土裂缝的重要手段，这种养护方式除了可以有效降低混凝土表面的散热、减缓降温的速度，使混凝土早期的强度及其松弛性得到充分的发挥，避免表面裂缝的形成，同时还能够避免混凝土的表面由于脱水而出现干裂。

3 结论

水闸工程中混凝土开裂问题对于整个水利工程的安全性具有很大的影响，因而要保证工程安全，就必须从多个方面来对混凝土裂缝问题进行预防与控制，保证水闸工程的质量。

参考文献

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[2]陈劲松．水闸工程中混凝土形成的裂缝原因及措施[J]．科技风，2010．16

[3]单建清，李新向，方国振．水闸钢筋混凝土裂缝成因分析与预防[J]．扬州职业大学学报，2009．02

作者简介:李伟良(1975- ) ，工程师，从事水闸混凝土施工技术工作。