水工混凝土早期裂缝的成因与防治

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1、水工混凝土早期裂缝的成因与防治　　(1.郑州大学水利与环境学院，河南郑州450002；2.贵阳勘测设计研究院，贵州贵阳550081) 　　摘要：文章对水工混凝土早期裂缝形成的原因进行了分析，并为早期裂缝的防治提出了相应的指导性措施，以供设计和施工参考。 　　关键词：水工混凝土；早期裂缝；原因分析；防治 　　中图分类号：TV543+.6文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)03—0304—02 　　随着混凝土技术的发展，水工混凝土也向着高强混凝土、高性能混凝土、大流动性混凝土方向发展。而由于这些不同性能的混凝土

2、的使用不当成为混凝土早期裂缝的诱发原因。 1水工混凝土产生早期裂缝原因 　　由于水工混凝土建筑物的类型、作用、所处的环境、采用的原料等各不相同，引起的水工混凝土结构产生早期裂缝的原因也是复杂的。但在工程施工中水工混凝土结构的早期裂缝主要是由于温度应力和收缩变形引起的。 1.1由于温度应力引起的裂缝 　　在水工混凝土建筑物的裂缝中，尤其是尺寸和体积较大、结构复杂的建筑物，如大坝、船闸、泄洪建筑物、水电站厂房等结构中，裂缝的产生往往与温度应力过大有关，甚至是混凝土开裂的惟一原因。国际坝工委员会(ICOLD)于1988年对大坝工作

3、状态的调查报告显示：世界各国已建成的混凝土坝绝大多数或多或少存在温度裂缝，在遭受灾难性破坏的243座混凝土坝中，就有30座是由温度问题引起的。另外混凝土也具有热胀冷缩的性质，混凝土每升高10C，每米膨胀约0.01mm，这对大体积混凝土来说是极为不利的。 　　大体积混凝土结构通常是不配筋或配筋数量很少，一旦出现拉应力，只能依靠混凝土本身来承受。大体积的混凝土在浇筑后，水泥开始水化产生大量的水化热，由于混凝土的体积大，又为热的不良导体，因而在混凝土内部积聚大量的水化热，而混凝土表面散热条件好，温度一般为室外环境温度，故一般在混凝土浇筑

4、后3～5d左右，就混凝土内外形成一个温度梯度，由于其内外温度差异导致混凝土的膨胀变形不一致，在其内部产生压应力，外部产生拉应力；同时由于浇筑初期，混凝土的力学性能差，这样在其内外温差过大时，就有会形成混凝土的表面裂缝。经过一段时间后，混凝土开始降温以及其内部水分的蒸发，引起混凝土的收缩，而混凝土受到约束而不能自由收缩，这就产生拉应力，当应力过大时，就有形成贯穿裂缝的危险。 　　外界气温的变化也会对混凝土的防裂产生不利的影响，在浇筑施工期，浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高。如果外界温度降低则又

5、会增加混凝土的内外温度梯度。气温下降过快就会产生很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂，不过这种裂缝仅会出现在混凝土表面较浅的范围内。 1.2混凝土收缩引起的裂缝 　　在混凝土硬化的早期，虽然混凝土的抗拉强度随着时间的推移而提高，但其弹性模量的增长速度远大于其抗拉强度的发展速度，而混凝土在硬化时体积收缩是必然的现象，它是混凝土所固有的特征。此时混凝土抗拉强度低，但混凝土的收缩变形阻碍不能自由变形，而造成混凝土内部生成应力导致裂缝的出现。混凝土构件受到的约束越大开裂的可能就越大。同时由于中国近年来大力推行现浇结构，以及高强混凝土

6、和泵送混凝土的大量应用，导致混凝土收缩裂缝问题呈上升趋势。混凝土的收缩变形主要有干缩、塑性收缩、化学收缩、沉降收缩等。 　　1.2.1干缩变形：混凝土发生干缩是由于混凝土失水后，由于表面张力的增大造成了水泥石的收缩，从而引起了混凝土的干缩变形。在约束条件下，收缩变形量产生的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会出现由表及里的干缩裂缝，并且随着时间推移，混凝土的蒸发量和干燥收缩量也会逐渐增大，裂缝也逐渐明显起来。水工建筑物大多处于峡谷风口处，若没有防护处理措施，混凝土中的水分极易蒸发，很容易使混凝土产生干缩。 　　1.2.2塑性

7、收缩：塑性收缩是指新拌混凝土由于拌和物中水分的损失而引起的水泥浆的收缩。塑性收缩发生在硬化前的塑性阶段,一般为拌和后约3～12h以内,即在终凝前比较明显。塑性收缩是由于混凝土表面蒸发失水速率超过内部水向表面迁移的速率,造成毛细管中产生负压,使浆体产生塑性收缩；或由于混凝土下面的基础或下层混凝土吸收水分、模板吸水、漏水等原因引起的。出现塑性收缩裂缝时必须及时处理，否则可能发展为贯通性有害裂缝。 　　1.2.3化学收缩：化学收缩也称为水化收缩，它是由于水泥水化物的体积小于参与水化反应的水泥和水的总体积形成收缩，根据前人的计算，减缩量约为

8、8%，不过混凝土中有大量的骨料存在使这种收缩变的无不足道，但也不能轻视这种收缩。 　　1.2.4沉降收缩：沉降收缩使新拌混凝土由于拌和物体系中不同颗粒的固体发生不均匀的沉降而引起的收缩。发生沉降收缩的原因是由于拌和物中