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摘要：水工混凝土结构多处在恶劣的环境中，受泥沙、水流、物理、化学、气温等影响因素颇多，裂缝的影响更为显著，因此要对水工混凝土结构裂缝进行认真分析、研究，根据裂缝的不同状况，采用合理的方法进行处理，并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，保证水工混凝土结构安全、稳定地运行。文章笔者根据几个水工项目的工作实践，就水工混凝土裂缝产生的原因及相关的防治技术谈几点粗浅看法。
关键词：水工；混凝土裂缝；原因；预防措施；防治技术
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着我国国民经济的快速增长，带动了水利建设的持续发展。混凝土因其取材广泛，抗压强度高，可浇注成各种外形，并且耐火性好，不易风化，养护费用低，成为当今水利建筑结构中使用最广泛的建筑工程用材之一。但由于混凝土是由碎石、砂、水泥、水和外加剂等多种材料组成的多相复合非匀质的脆性材料，其抗拉强度仅有抗压强度的1/10左右，在混凝土内部及外界各种因素的影响下，极易产生裂縫，裂缝已成为水工混凝土最常见的质量通病之一。 严格来说，没有裂缝的混凝土是不存在的，设计时部分混凝土构件也允许一定程度的开裂，没有裂缝只是相对的。在《水工混凝土结构设计规范》(SL191-2008)中对混凝土裂缝的缺陷程度分级：主要受力部位有影响结构性能和使用功能的裂缝，为严重缺陷，是不允许的，施工单位必须提出技术处理方案处理；除主要受力部位以外的其他部位有少量不影响结构性能、使用功能和耐久性的裂缝，是允许的。在实际工作中，要做的就是能够有针对性的采取技术预防措施，尽量减少裂缝的产生，尤其是有害裂缝的产生，提高混凝土的施工质量。本文就水工混凝土裂缝产生的原因及相关的防治技术谈几点粗浅看法。
二、水工混凝土裂缝的种类、成因及危害
1．裂缝的种类
裂缝按开裂深度的不同，可分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝；按裂缝开展变化趋势，可分为死缝、活缝和增长缝；按裂缝产生的原因，可分为：温度裂缝、干缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、碱骨料反应裂缝和地基不均匀沉降裂缝等。
2．裂缝的成因
下面按水工混凝土裂缝产生原因的分类逐一分析裂缝产生原因。
（1）温度裂缝
①裂缝特征
多发生在大体积混凝土如胸墙、挡浪墙、船坞坞墙、坞底板、方块和素混凝土面层中。温度裂缝多平行于短边，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，裂缝沿着长边分段规律性出现，中间较两边密。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。此种裂缝多出现在混凝土浇筑数天之后，其危害性较大，会引起钢筋锈蚀，混凝土碳化，降低混凝土的抗冻和抗渗性能。
②裂缝成因
大体积混凝土浇筑后，水泥水化放出大量的热量，混凝土内部温度在3~5d左右达到顶峰， 如C35F300胸墙不外掺块石 3d 内部温度可达 70℃，由于外部环境温度较低，造成混凝土内外温差过大（大体积混凝土内外温差不宜超过25℃），在混凝土表面产生较大拉应力， 早期的混凝土抗拉强度较低，当温度应力大于混凝土的抗拉强度，就会造成混凝土开裂。大面积混凝土板浇筑后，由于混凝土的热胀冷缩，在混凝土板的表面产生温度拉应力，早期混凝土抗拉强度较低，如涨缝设置过少、缩缝切缝过迟等就会造成混凝土的开裂。
（2）干缩裂缝
①裂缝特征
多分布于混凝土构件顶面，顶面不压光的构件多于顶面压光构件，干缩裂缝多不规则，宽度小，深度不大，多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在 0.05～0.2ｍｍ之间，多在混凝土结硬后至一天左右即出现。此种裂缝对于素混凝土构件一般危害不大，但对于钢筋混凝土构件有可能引起钢筋锈蚀，危害较大。
②裂缝成因
混凝土浇筑完毕后，在混凝土结硬前粗骨料进一步向下塌落沉实，带动顶面砂浆沉落，同时混凝土中的自由水则上升，造成顶面砂浆泌水强度降低。在外界温度和风力等因素作用下，或养护不规范造成混凝土顶面干湿循环，顶面砂浆中的水分快速蒸发，造成顶面砂浆干缩，而内部的混凝土则水分蒸发缓慢不干缩，对顶面的砂浆干缩形成约束，从而在混凝土顶面形成干缩应力，当干缩应力大于顶面砂浆或混凝土的抗拉强度时，就会造成顶面混凝土开裂。
（3）钢筋锈蚀裂缝
①裂缝特征
主要发生在除水下区以外的各种钢筋混凝土构件中，裂缝沿钢筋长度方向发展，深度至钢筋处，裂缝处有铁锈渗出，多在数月或数年后出现。此种裂缝对结构危害性大，严重削弱构件的承载能力和耐久性能。
②裂缝成因
钢筋保护层不足或混凝土密实性不良、混凝土拌合物中氯离子超标，在外界侵蚀性介质（如海水、空气等）的不断影响下，钢筋逐渐锈蚀，其锈蚀产物氢氧化铁是原钢材体积的 2-4倍，锈蚀膨胀使混凝土保护层收到拉应力，随着锈蚀的发展，当保护层受到的拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土保护层就会开裂，保护层的开裂更加剧了锈蚀的发展，混凝土顺钢筋方向裂缝发展很快，造成结构性能很快降低。
（4）碱骨料反应裂缝
①裂缝特征
在各种混凝土构件中均可能出现，裂缝不同于混凝土的收缩裂缝，其形状与分布与钢筋的限制有关，当限制力较小时，常出现地图状裂缝，缝中伴有白色浸出物出现，当限制力较大时出现顺钢筋裂缝。此种裂缝多在数月后出现，对于钢筋混凝土构件的危害较大。
②裂缝原因
水泥或取代水泥的其它胶凝材料中的碱（Na2O、K2O）或其他活性物质，和骨料中的活性物质发生反应，生成吸水性较强的凝胶物质。当凝胶物质达到一定数量后，且有足够的水，就会在混凝土中产生很大的膨胀应力，膨胀应力超过混凝土的抗拉应力时，混凝土就会开裂。
（5）地基不均匀沉降裂缝
①裂缝特征
多发生在胸墙、挡浪墙等构件中，裂缝多呈倾斜状，角度接近45°，多由下部向上部发展，下宽上窄。此种裂缝多在数天后即出现，对于钢筋混凝土结构危害较大。
②裂缝原因
地基土质与设计持力层不符、重力式码头基槽有回淤或基床夯实质量差或基床厚度变化处未合理设置变形缝、为抢工期施工加载速度过快沉降尚未稳定等，造成基础产生不均匀沉降，在构件中产生较大的剪切应力，当剪切应力超过混凝土的抗剪强度时，混凝土就会开裂。
三、水利施工中混凝土裂缝的防治技术
混凝土裂缝的成因非常复杂，涉及混凝土用原材料及配合比、混凝土的浇筑工艺、模板的拆除、混凝土的养护、混凝土所处使用环境和结构设计等多方面因素，因此必须从上述各方面严格把关，方能有效控制混凝土裂缝的产生。
1．原材料及配合比
水泥安定性、材料的碱含量、骨料的含泥量、氯化物含量、混凝土配合比不合理等均是混凝土产生裂缝的诱因。 水泥宜选用低水化热、低碱的旋窑水泥，不宜采用立窑水泥，粉煤灰、矿渣粉的选用要慎重，应选择信誉好的大厂产品；骨料的料源应固定，碎石应采用连续级配，其针片状颗粒含量、含泥量、氯离子含量等应符合要求，严禁使用含有反应性物质的碎石，砂应采用中粗砂，其细度模数、含泥量、氯离子含量等应符合要求；水应优先采用饮用水，当采用非饮用水时，其pH值、氯离子含量、硫酸盐含量应符合要求；外加剂应选用大厂产品，其碱含量、氯离子含量、钢筋锈蚀试验等应符合要求。
2．混凝土的搅拌及运输
混凝土搅拌站使用前必须对配料计量传感器进行计量率定，使用中应定期进行简单率定，确保计量准确；混凝土的搅拌时间应严格按规范要求进行， 搅拌时间不得过短或过长；首盘混凝土必须进行开盘鉴定，进行坍落度检测，严格控制水灰比；混凝土运输应根据现场运输距离选择对混凝土和易性影响较小的运输工具；坍落度过大的混凝土不得入模，严禁在现場加水提高混凝土的坍落度。
3．模板安装与拆除
模板应优先选用大片钢模板，应有足够的强度、刚度和稳定性，并且支撑牢固；侧模板拆除混凝土的强度不得低于2.5MPa，底模板拆除混凝土的强度不得低于设计强度的75%，大体积混凝土、遇大风天气或低温天气时应适当延缓拆模，增加模内养护时间。
4．钢筋绑扎与安装
钢筋绑扎应固定牢固，保护层厚度必须符合设计要求。
5．混凝土浇筑
胸墙混凝土分层浇筑时，顶层混凝土厚度不宜大于 60公分，挡浪墙、船坞坞墙混凝土分层浇筑时，施工缝宜留置在断面变化处；对重力式结构混凝土浇筑前应加强沉降稳定观测，应待地基沉降基本稳定后再进行；混凝土浇筑前，应提前搭好跳板，保证振捣方便并不得踩踏钢筋；应选用水平高的振捣手，提高振捣质量，提高混凝土的抗裂能力；大体积混凝土应按规范要求掺加块石，以降低混凝土的水化热；厚度较高的混凝土应分层减水，混凝土顶面泌水应及时刮除；顶层混凝土应采用二次振捣工艺； 顶面抹面应至少抹压三遍，二次振捣与抹压应尽量延迟， 要在混凝土能重塑前进行即可。
6．混凝土养护
养护应在混凝土结硬后立即进行，按规范要求养护 10d或15d，气温低于5℃时不得洒水养护，遇大风天气应增加模内养护时间延缓拆模，遇低温天气应提前增加保温材料，防止混凝土突遭冷击。
7．结构设计
大面积素混凝土面层缩缝设置面积不宜大于 30m2，涨缝设置面积不宜大于200m2；挡浪墙的分段长度不宜大于10m；码头胸墙分段长度不宜大于 15m；对码头胸墙等大体积素混凝土宜配置适当的构造钢筋，配筋应按细钢筋小间距原则，并进行混凝土抗裂验算，以增加混凝土的抗裂能力。
四、结语
水工混凝土裂缝的成因非常复杂，必须在掌握了混凝土裂缝的相关知识后，方能在混凝土工程施工中采取有针对性的预防措施，尽量减少裂缝的发生，提高混凝土工程的施工质量。
参考文献
[1] 富文权，韩素芳.混凝土工程裂缝分析与控制[M].北京：中国铁道出版社，2002.
[2] 靖立玲，水工混凝土结构裂缝的危害控制[M]，北京水务，2007年第6期.
[3] 郭卫太：水工建筑物混凝土裂缝成因与预防处理[J].农业科技与信息，2009，20
[4] 徐波等.声波穿透在大坝混凝土裂缝检测中的应 用 [J]. 四川水利，2010（4）
关键词：水工；混凝土裂缝；原因；预防措施；防治技术
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着我国国民经济的快速增长，带动了水利建设的持续发展。混凝土因其取材广泛，抗压强度高，可浇注成各种外形，并且耐火性好，不易风化，养护费用低，成为当今水利建筑结构中使用最广泛的建筑工程用材之一。但由于混凝土是由碎石、砂、水泥、水和外加剂等多种材料组成的多相复合非匀质的脆性材料，其抗拉强度仅有抗压强度的1/10左右，在混凝土内部及外界各种因素的影响下，极易产生裂縫，裂缝已成为水工混凝土最常见的质量通病之一。 严格来说，没有裂缝的混凝土是不存在的，设计时部分混凝土构件也允许一定程度的开裂，没有裂缝只是相对的。在《水工混凝土结构设计规范》(SL191-2008)中对混凝土裂缝的缺陷程度分级：主要受力部位有影响结构性能和使用功能的裂缝，为严重缺陷，是不允许的，施工单位必须提出技术处理方案处理；除主要受力部位以外的其他部位有少量不影响结构性能、使用功能和耐久性的裂缝，是允许的。在实际工作中，要做的就是能够有针对性的采取技术预防措施，尽量减少裂缝的产生，尤其是有害裂缝的产生，提高混凝土的施工质量。本文就水工混凝土裂缝产生的原因及相关的防治技术谈几点粗浅看法。
二、水工混凝土裂缝的种类、成因及危害
1．裂缝的种类
裂缝按开裂深度的不同，可分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝；按裂缝开展变化趋势，可分为死缝、活缝和增长缝；按裂缝产生的原因，可分为：温度裂缝、干缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、碱骨料反应裂缝和地基不均匀沉降裂缝等。
2．裂缝的成因
下面按水工混凝土裂缝产生原因的分类逐一分析裂缝产生原因。
（1）温度裂缝
①裂缝特征
多发生在大体积混凝土如胸墙、挡浪墙、船坞坞墙、坞底板、方块和素混凝土面层中。温度裂缝多平行于短边，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，裂缝沿着长边分段规律性出现，中间较两边密。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。此种裂缝多出现在混凝土浇筑数天之后，其危害性较大，会引起钢筋锈蚀，混凝土碳化，降低混凝土的抗冻和抗渗性能。
②裂缝成因
大体积混凝土浇筑后，水泥水化放出大量的热量，混凝土内部温度在3~5d左右达到顶峰， 如C35F300胸墙不外掺块石 3d 内部温度可达 70℃，由于外部环境温度较低，造成混凝土内外温差过大（大体积混凝土内外温差不宜超过25℃），在混凝土表面产生较大拉应力， 早期的混凝土抗拉强度较低，当温度应力大于混凝土的抗拉强度，就会造成混凝土开裂。大面积混凝土板浇筑后，由于混凝土的热胀冷缩，在混凝土板的表面产生温度拉应力，早期混凝土抗拉强度较低，如涨缝设置过少、缩缝切缝过迟等就会造成混凝土的开裂。
（2）干缩裂缝
①裂缝特征
多分布于混凝土构件顶面，顶面不压光的构件多于顶面压光构件，干缩裂缝多不规则，宽度小，深度不大，多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在 0.05～0.2ｍｍ之间，多在混凝土结硬后至一天左右即出现。此种裂缝对于素混凝土构件一般危害不大，但对于钢筋混凝土构件有可能引起钢筋锈蚀，危害较大。
②裂缝成因
混凝土浇筑完毕后，在混凝土结硬前粗骨料进一步向下塌落沉实，带动顶面砂浆沉落，同时混凝土中的自由水则上升，造成顶面砂浆泌水强度降低。在外界温度和风力等因素作用下，或养护不规范造成混凝土顶面干湿循环，顶面砂浆中的水分快速蒸发，造成顶面砂浆干缩，而内部的混凝土则水分蒸发缓慢不干缩，对顶面的砂浆干缩形成约束，从而在混凝土顶面形成干缩应力，当干缩应力大于顶面砂浆或混凝土的抗拉强度时，就会造成顶面混凝土开裂。
（3）钢筋锈蚀裂缝
①裂缝特征
主要发生在除水下区以外的各种钢筋混凝土构件中，裂缝沿钢筋长度方向发展，深度至钢筋处，裂缝处有铁锈渗出，多在数月或数年后出现。此种裂缝对结构危害性大，严重削弱构件的承载能力和耐久性能。
②裂缝成因
钢筋保护层不足或混凝土密实性不良、混凝土拌合物中氯离子超标，在外界侵蚀性介质（如海水、空气等）的不断影响下，钢筋逐渐锈蚀，其锈蚀产物氢氧化铁是原钢材体积的 2-4倍，锈蚀膨胀使混凝土保护层收到拉应力，随着锈蚀的发展，当保护层受到的拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土保护层就会开裂，保护层的开裂更加剧了锈蚀的发展，混凝土顺钢筋方向裂缝发展很快，造成结构性能很快降低。
（4）碱骨料反应裂缝
①裂缝特征
在各种混凝土构件中均可能出现，裂缝不同于混凝土的收缩裂缝，其形状与分布与钢筋的限制有关，当限制力较小时，常出现地图状裂缝，缝中伴有白色浸出物出现，当限制力较大时出现顺钢筋裂缝。此种裂缝多在数月后出现，对于钢筋混凝土构件的危害较大。
②裂缝原因
水泥或取代水泥的其它胶凝材料中的碱（Na2O、K2O）或其他活性物质，和骨料中的活性物质发生反应，生成吸水性较强的凝胶物质。当凝胶物质达到一定数量后，且有足够的水，就会在混凝土中产生很大的膨胀应力，膨胀应力超过混凝土的抗拉应力时，混凝土就会开裂。
（5）地基不均匀沉降裂缝
①裂缝特征
多发生在胸墙、挡浪墙等构件中，裂缝多呈倾斜状，角度接近45°，多由下部向上部发展，下宽上窄。此种裂缝多在数天后即出现，对于钢筋混凝土结构危害较大。
②裂缝原因
地基土质与设计持力层不符、重力式码头基槽有回淤或基床夯实质量差或基床厚度变化处未合理设置变形缝、为抢工期施工加载速度过快沉降尚未稳定等，造成基础产生不均匀沉降，在构件中产生较大的剪切应力，当剪切应力超过混凝土的抗剪强度时，混凝土就会开裂。
三、水利施工中混凝土裂缝的防治技术
混凝土裂缝的成因非常复杂，涉及混凝土用原材料及配合比、混凝土的浇筑工艺、模板的拆除、混凝土的养护、混凝土所处使用环境和结构设计等多方面因素，因此必须从上述各方面严格把关，方能有效控制混凝土裂缝的产生。
1．原材料及配合比
水泥安定性、材料的碱含量、骨料的含泥量、氯化物含量、混凝土配合比不合理等均是混凝土产生裂缝的诱因。 水泥宜选用低水化热、低碱的旋窑水泥，不宜采用立窑水泥，粉煤灰、矿渣粉的选用要慎重，应选择信誉好的大厂产品；骨料的料源应固定，碎石应采用连续级配，其针片状颗粒含量、含泥量、氯离子含量等应符合要求，严禁使用含有反应性物质的碎石，砂应采用中粗砂，其细度模数、含泥量、氯离子含量等应符合要求；水应优先采用饮用水，当采用非饮用水时，其pH值、氯离子含量、硫酸盐含量应符合要求；外加剂应选用大厂产品，其碱含量、氯离子含量、钢筋锈蚀试验等应符合要求。
2．混凝土的搅拌及运输
混凝土搅拌站使用前必须对配料计量传感器进行计量率定，使用中应定期进行简单率定，确保计量准确；混凝土的搅拌时间应严格按规范要求进行， 搅拌时间不得过短或过长；首盘混凝土必须进行开盘鉴定，进行坍落度检测，严格控制水灰比；混凝土运输应根据现场运输距离选择对混凝土和易性影响较小的运输工具；坍落度过大的混凝土不得入模，严禁在现場加水提高混凝土的坍落度。
3．模板安装与拆除
模板应优先选用大片钢模板，应有足够的强度、刚度和稳定性，并且支撑牢固；侧模板拆除混凝土的强度不得低于2.5MPa，底模板拆除混凝土的强度不得低于设计强度的75%，大体积混凝土、遇大风天气或低温天气时应适当延缓拆模，增加模内养护时间。
4．钢筋绑扎与安装
钢筋绑扎应固定牢固，保护层厚度必须符合设计要求。
5．混凝土浇筑
胸墙混凝土分层浇筑时，顶层混凝土厚度不宜大于 60公分，挡浪墙、船坞坞墙混凝土分层浇筑时，施工缝宜留置在断面变化处；对重力式结构混凝土浇筑前应加强沉降稳定观测，应待地基沉降基本稳定后再进行；混凝土浇筑前，应提前搭好跳板，保证振捣方便并不得踩踏钢筋；应选用水平高的振捣手，提高振捣质量，提高混凝土的抗裂能力；大体积混凝土应按规范要求掺加块石，以降低混凝土的水化热；厚度较高的混凝土应分层减水，混凝土顶面泌水应及时刮除；顶层混凝土应采用二次振捣工艺； 顶面抹面应至少抹压三遍，二次振捣与抹压应尽量延迟， 要在混凝土能重塑前进行即可。
6．混凝土养护
养护应在混凝土结硬后立即进行，按规范要求养护 10d或15d，气温低于5℃时不得洒水养护，遇大风天气应增加模内养护时间延缓拆模，遇低温天气应提前增加保温材料，防止混凝土突遭冷击。
7．结构设计
大面积素混凝土面层缩缝设置面积不宜大于 30m2，涨缝设置面积不宜大于200m2；挡浪墙的分段长度不宜大于10m；码头胸墙分段长度不宜大于 15m；对码头胸墙等大体积素混凝土宜配置适当的构造钢筋，配筋应按细钢筋小间距原则，并进行混凝土抗裂验算，以增加混凝土的抗裂能力。
四、结语
水工混凝土裂缝的成因非常复杂，必须在掌握了混凝土裂缝的相关知识后，方能在混凝土工程施工中采取有针对性的预防措施，尽量减少裂缝的发生，提高混凝土工程的施工质量。
参考文献
[1] 富文权，韩素芳.混凝土工程裂缝分析与控制[M].北京：中国铁道出版社，2002.
[2] 靖立玲，水工混凝土结构裂缝的危害控制[M]，北京水务，2007年第6期.
[3] 郭卫太：水工建筑物混凝土裂缝成因与预防处理[J].农业科技与信息，2009，20
[4] 徐波等.声波穿透在大坝混凝土裂缝检测中的应 用 [J]. 四川水利，2010（4）