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摘要：在水利工程混凝土挡墙的施工过程中，裂缝的产生是普遍存在的问题。大量的工程和实践理论分析表明，混凝土挡墙基本上都是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见，一般对挡墙的使用无大的危害,，允许其存在。有些裂缝在使用荷载或外界物理及化学因素作用下，不断产生和发展引起混凝土碳化、剥落使挡墙强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，引发洪潮灾害，危害人民生命财产安全，必须加以控制。
关键词：水利工程；混凝土挡墙；裂缝成因；预防措施；修补处理
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：
一、混凝土挡墙裂缝成因
（一）原材料质量不合格引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成，所采用材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。水泥质量不合格，可能导致结构出现裂缝。砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差,或砂颗粒过细，用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇，水、硅反应会生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，则构件产生爆裂状裂缝，在潮湿地方较为多见。拌和水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。
（二）非荷载作用下的变形
非荷载作用下的变形易导致混凝土挡墙产生裂缝。非荷载作用下的变形主要有化学收缩（自变形）、干湿变形和温度变形。化学收缩是在混凝土硬化过程中，由于水泥水化物的固體体积，比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩变形。干湿变形是由于混凝土周围环境湿度的变化，引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。混凝土在空气中结硬时,体积会逐渐减小,一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍,常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等,通常是因为养护不良造成。混凝土的收缩值一般为0.2～0.4‰。其发展规律是早期快,后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物,通常是每隔20～40m设置一道后浇带,或采用在混凝土中掺加微膨胀剂等,这样可基本解决混凝土的早期干缩。温度变形是指混凝土随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。混凝土的温度变形系数α为（1～1.5）×10-5 / ℃ ，即温度每升高1℃，每1m胀缩0.01～0.015mm。温度变形对混凝土挡墙工程极为不利，易使挡墙造成温度裂缝。
（三）荷载作用下的变形
混凝土挡墙在荷载作用下的变形主要分为短期荷载变形和长期荷载变形（徐变）。混凝土是一种由水泥石、砂、石、游离水、气泡等组成的不匀质的多组分三相复合材料，为弹塑性体。受力时既产生弹性变形，又产生塑性变形，其应力应变关系呈曲线。在加荷瞬间产生瞬时变形，随着时间的延长，又产生徐变变形。荷载初期，徐变变形增长较快，以后逐渐变慢并温度下来。卸荷后，一部分变形瞬时恢复，其值小于在加荷瞬间产生的瞬时变形。在卸荷后的一段时间内变形还会继续恢复，称为徐变恢复。最后残存的不能恢复的变形，为残余变形。荷载变形是挡墙产生裂缝的主要原因，如不均匀沉降导致的挡墙裂缝。
（四）施工过程中违反操作规程
混凝土挡墙施工过程中未按规范施工可能导致挡墙产生裂缝。如混凝土振捣不良、搅拌时间过长、运输时间过长、浇筑速度过快、塑性混凝土下沉、施工缝接茬处理不好、初期养护不当、模型板刚度不足、过早拆模、在混凝土未达到终凝时就加荷载等均可导致混凝土挡墙易产生裂缝。
二、混凝土挡墙裂缝预防
（一）控制混凝土质量
水泥应选用水化热较低的水泥，用收缩量较小的水泥，如中低热水泥和粉煤灰水泥。粗骨料宜采用表面粗糙、质地坚硬的石料。级配良好，空隙率小，无碱性反应，有害物质及粘土含量不超过规定。细骨料宜用颗粒较粗、空隙较小，含泥量较低的中砂。外掺料宜采用碱水剂等外加剂，控制水灰比，降低用水量，减少收缩。控制配合比，用水量不超过配合比中的用水量。
（二）施工前准备
在挡墙混凝土浇筑前应先垫层和模板浇水湿透，避免过分多吸收水分。挡墙基土要分层夯实和加固。挡墙模板构造要合理，以防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载作用下，模板变形过大造成开裂。掌握拆模时机，拆模时间不能过早，应保证早龄期混凝土不损坏或开裂。但也不能太晚，尽可能不要错过混凝土水化热峰值，即不要错过最佳养护介入时机。保证模板的足够刚度，支撑间距要按计算模板方案操作。
（三）挡墙施工
挡墙混凝土浇筑时应防止离析现象，振捣应均匀、适度。加强混凝土的早期养护，并适当延长养护时间。在气温高、湿度低或风速大的条件下，更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难，或者不能保证其充分湿润时，可采用覆盖保温材料等方法。合理安排施工顺序。施工严格按规程进行，杜绝过早上荷载、过早拆模，避免因不均匀沉降而产生裂缝。当相邻建筑物间距较近时，一般应先施工较深的基础，以防止基坑开挖破坏已建基础的地基。当建)筑物各部份荷载相差较大时，一般应先施工重、高部分，后施工轻、低部分。
（四）混凝土养护
混凝土的保湿对防止表面早期裂缝尤其重要。浇筑后及时用材料覆盖保温，认真养护，防止强风及烈日的曝晒，其主要目的在于保持适宜的温室条件，达到免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。另外使水作用顺利进行，以达到设计的强度和抗裂能力。
三、混凝土挡墙裂缝处理
在生产施工过程中并不是预防了就能绝对避免，只是减少发生的概率而已，因此裂缝的后期处理弥补就必不可少。
（一）表面修补
先将挡墙破损处凿毛，后在表面涂抹水泥浆填平。这是一种较简单的修补方法，针对挡墙表面开裂不影响结构稳定的情况。
（二）结构加固
当裂缝影响挡墙结构安全时，采取加大截面积，外包型钢、喷射混凝土补强加固等措施保证挡墙结构安全。
（三）灌浆嵌缝
用压力设备将水泥浆、胶结材料压入挡墙裂缝，使它硬化后形成整体。
（四）自身愈合法
在挡墙混凝土中掺入如含粘结剂的液芯纤维的特殊成分，在内部形成仿生自愈的效果，当挡墙产生裂缝时分泌出液芯纤维使自身重新愈合。
四、小结
水利工程中混凝土挡墙裂缝的产生是一种较为普遍的现象，它的出现影响挡墙的抗渗性能、使用功能及结构安全。因此在水利工程项目建设生产中对混凝土裂缝的产生原因分析以及采取相应的预防和后期处理对保证混凝土挡墙的安全是十分重要的。
关键词：水利工程；混凝土挡墙；裂缝成因；预防措施；修补处理
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：
一、混凝土挡墙裂缝成因
（一）原材料质量不合格引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成，所采用材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。水泥质量不合格，可能导致结构出现裂缝。砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差,或砂颗粒过细，用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇，水、硅反应会生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，则构件产生爆裂状裂缝，在潮湿地方较为多见。拌和水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。
（二）非荷载作用下的变形
非荷载作用下的变形易导致混凝土挡墙产生裂缝。非荷载作用下的变形主要有化学收缩（自变形）、干湿变形和温度变形。化学收缩是在混凝土硬化过程中，由于水泥水化物的固體体积，比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩变形。干湿变形是由于混凝土周围环境湿度的变化，引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。混凝土在空气中结硬时,体积会逐渐减小,一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍,常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等,通常是因为养护不良造成。混凝土的收缩值一般为0.2～0.4‰。其发展规律是早期快,后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物,通常是每隔20～40m设置一道后浇带,或采用在混凝土中掺加微膨胀剂等,这样可基本解决混凝土的早期干缩。温度变形是指混凝土随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。混凝土的温度变形系数α为（1～1.5）×10-5 / ℃ ，即温度每升高1℃，每1m胀缩0.01～0.015mm。温度变形对混凝土挡墙工程极为不利，易使挡墙造成温度裂缝。
（三）荷载作用下的变形
混凝土挡墙在荷载作用下的变形主要分为短期荷载变形和长期荷载变形（徐变）。混凝土是一种由水泥石、砂、石、游离水、气泡等组成的不匀质的多组分三相复合材料，为弹塑性体。受力时既产生弹性变形，又产生塑性变形，其应力应变关系呈曲线。在加荷瞬间产生瞬时变形，随着时间的延长，又产生徐变变形。荷载初期，徐变变形增长较快，以后逐渐变慢并温度下来。卸荷后，一部分变形瞬时恢复，其值小于在加荷瞬间产生的瞬时变形。在卸荷后的一段时间内变形还会继续恢复，称为徐变恢复。最后残存的不能恢复的变形，为残余变形。荷载变形是挡墙产生裂缝的主要原因，如不均匀沉降导致的挡墙裂缝。
（四）施工过程中违反操作规程
混凝土挡墙施工过程中未按规范施工可能导致挡墙产生裂缝。如混凝土振捣不良、搅拌时间过长、运输时间过长、浇筑速度过快、塑性混凝土下沉、施工缝接茬处理不好、初期养护不当、模型板刚度不足、过早拆模、在混凝土未达到终凝时就加荷载等均可导致混凝土挡墙易产生裂缝。
二、混凝土挡墙裂缝预防
（一）控制混凝土质量
水泥应选用水化热较低的水泥，用收缩量较小的水泥，如中低热水泥和粉煤灰水泥。粗骨料宜采用表面粗糙、质地坚硬的石料。级配良好，空隙率小，无碱性反应，有害物质及粘土含量不超过规定。细骨料宜用颗粒较粗、空隙较小，含泥量较低的中砂。外掺料宜采用碱水剂等外加剂，控制水灰比，降低用水量，减少收缩。控制配合比，用水量不超过配合比中的用水量。
（二）施工前准备
在挡墙混凝土浇筑前应先垫层和模板浇水湿透，避免过分多吸收水分。挡墙基土要分层夯实和加固。挡墙模板构造要合理，以防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载作用下，模板变形过大造成开裂。掌握拆模时机，拆模时间不能过早，应保证早龄期混凝土不损坏或开裂。但也不能太晚，尽可能不要错过混凝土水化热峰值，即不要错过最佳养护介入时机。保证模板的足够刚度，支撑间距要按计算模板方案操作。
（三）挡墙施工
挡墙混凝土浇筑时应防止离析现象，振捣应均匀、适度。加强混凝土的早期养护，并适当延长养护时间。在气温高、湿度低或风速大的条件下，更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难，或者不能保证其充分湿润时，可采用覆盖保温材料等方法。合理安排施工顺序。施工严格按规程进行，杜绝过早上荷载、过早拆模，避免因不均匀沉降而产生裂缝。当相邻建筑物间距较近时，一般应先施工较深的基础，以防止基坑开挖破坏已建基础的地基。当建)筑物各部份荷载相差较大时，一般应先施工重、高部分，后施工轻、低部分。
（四）混凝土养护
混凝土的保湿对防止表面早期裂缝尤其重要。浇筑后及时用材料覆盖保温，认真养护，防止强风及烈日的曝晒，其主要目的在于保持适宜的温室条件，达到免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。另外使水作用顺利进行，以达到设计的强度和抗裂能力。
三、混凝土挡墙裂缝处理
在生产施工过程中并不是预防了就能绝对避免，只是减少发生的概率而已，因此裂缝的后期处理弥补就必不可少。
（一）表面修补
先将挡墙破损处凿毛，后在表面涂抹水泥浆填平。这是一种较简单的修补方法，针对挡墙表面开裂不影响结构稳定的情况。
（二）结构加固
当裂缝影响挡墙结构安全时，采取加大截面积，外包型钢、喷射混凝土补强加固等措施保证挡墙结构安全。
（三）灌浆嵌缝
用压力设备将水泥浆、胶结材料压入挡墙裂缝，使它硬化后形成整体。
（四）自身愈合法
在挡墙混凝土中掺入如含粘结剂的液芯纤维的特殊成分，在内部形成仿生自愈的效果，当挡墙产生裂缝时分泌出液芯纤维使自身重新愈合。
四、小结
水利工程中混凝土挡墙裂缝的产生是一种较为普遍的现象，它的出现影响挡墙的抗渗性能、使用功能及结构安全。因此在水利工程项目建设生产中对混凝土裂缝的产生原因分析以及采取相应的预防和后期处理对保证混凝土挡墙的安全是十分重要的。