浅谈混凝土大坝裂缝原因与预防措施探讨

浅谈混凝土大坝裂缝原因与预防措施探讨

韩晓玲,龙飞

中国水利水电第七工程局有限公司  四川省成都市 610213

摘要：混凝土大坝体积庞大，结构设计和施工工艺都较复杂。设计和施工稍有不慎，就会对大坝的安全稳定产生影响。在众多影响因素中，坝体的开裂在实际工程中是一个较为普遍的现象，而裂缝的存在会影响坝体的强度和耐久性，对结构产生有害的影响，有的甚至引起严重的渗漏，导致工程不能正常使用，影响工程寿命和经济效益的发挥。基于这种情况，彻底理解混凝土大坝产生裂缝的成因，并在设计和施工中采取适当措施，有效预防和防止混凝土大坝裂缝显得尤为重要。

关键词：混凝土大坝；裂缝成因；预防措施

引言

随着科学技术的不断发展，混凝土已成为很多建设行业不可缺少的材料，尤其是在水利枢纽工程的建设上，混凝土的应用更是广泛。混凝土虽然有耐久性、经济性及便于施工等特点，但如果控制不好，也极易产生裂缝，那么如何减少混凝土裂缝的发生及如果发生又该如何处理呢？下面我们通过对某枢纽工程混凝土裂缝的分析来进行探讨。

1混凝土大坝裂缝的成因分析

1.1荷载作用产生的裂缝

混凝土大坝受力复杂，有自重、静水压力、扬压力、动水压力、波浪压力、土压力及泥沙压力等。当大坝受到组合荷载作用下的应力大于大坝的抗拉强度时，就会产生荷载裂缝。从国内外研究资料以及大量的工程实践看，荷载裂缝约占裂缝总数的20%，非荷载裂缝占裂缝总数80%，其中以收缩裂缝为主导。另一种情况是，混凝土长期在荷载作用下会产生徐变，随着徐变程度的不断增加，混凝土大坝产生裂缝。如果裂缝较小，满足规范要求，可以不进行处理，如果裂缝超过规范要求，则必须进行维修加固。

1.2原材料

（1）这次出现裂缝的坝段水泥均采用同一家公司生产的水泥，水泥的各项物理指标经过检测，全部合格；化学指标，其出厂合格证明及检测报告都合格，承包人的复检和监理机构的抽检满足要求；骨料：沙石料是从河内取出，经筛分后检测，骨料满足规范要求；筛分后的骨料室外堆放，当地气温并不高，没有超过规范要求；骨料的计量：承包人计量是经计量部门检测后投入使用的，偏差在规范允许范围内，不是影响混凝土出现裂缝的主要原因；混凝土配合比：配合比是经有资质的试验室试验确定的，拌和也是严格按试验要求进行的。所以排除以上原材料不合格情况。（2）沙子细度模数比较低，以前所用的沙料细度模数在2.6左右，而现在的沙料细度模数在2.3左右。

1.3未设置冷却水管

坝体设计未要求设置冷却水管，现场施工时也未设置冷却水管进行降温，对混凝土内部降温影响较大，容易引起应力集中释放造成混凝土表面拉裂，导致裂缝产生。

2浅谈混凝土大坝裂缝原因的预防措施探讨

2.1结构方面的措施

1）实践经验表明，现有的混凝土结构裂缝，绝大多数与温度应力有关，结构形式选择恰当，就可能减少温度应力，从而减少裂缝。合理的分层分块对防止混凝土温度裂缝也具有重要作用。2）配筋也可以限裂，例如对预计要长期暴露的混凝土层面或过水度汛的混凝土面，在其表面配置适当数量的钢筋网，可防止贯穿性或深层裂缝的产生。3）对所允许的裂缝，在结构设计、检验时，尤其对混凝土构件受拉区域的裂缝要高度重视，应考虑标准荷载与准永久荷载的关系，换算为最大裂缝宽度的检验允许值。

2.2更换粉煤灰种类，提高粉煤灰质量

将粉煤灰质量提高一个等级，使混凝土更易于浇筑成型，并可减少坍落度的经时损失，且高质量粉煤灰水化放热量很少，从而减少了混凝土水化放热量，因此施工时混凝土的温升降低，可明显减少温度裂缝，对有效遏制大体积混凝土不规则裂缝的产生。

2.3温控

（1）合理安排工期，宜安排低温季节浇筑约束区混凝土，并严格按照设计提出的要求控制相邻块、相邻坝段的高差。基础约束区混凝土应短间歇均匀上升，不出现薄层间歇。高温季节施工时，宜利用夜间浇筑，在新浇混凝土达到终凝后，应采取对整个仓面进行薄层流水养生以降低坝体混凝土温度；冬季浇筑混凝土时，应严格按照冬季施工要求进行；承包人采取措施降低混凝土的浇筑温度，如在粗骨料上洒水喷雾、地垅取料、混凝土拌和加冰、冷水拌和、预冷骨料，也可采取混凝土内部埋设冷却水管的措施降低混凝土的内部温升，混凝土内外温差要控制在25℃以内；要加快混凝土的浇筑速度，层与层之间要衔接好，混凝土老层与新层之间衔接温差要控制在规范要求的17℃以内，以后浇筑层厚度要控制在1.5～2.0m范围内。（2）承包人要增加模板或及时采取保温措施，顶部用塑料布加草帘子覆盖，立面用10cm的聚苯板。要把厚度、搭接宽度都计算好。混凝土必须随浇筑随保温。（3）在基础约束区部位浇筑层厚度不超过1.5m，其他部位不超过2.0m，夏季不超过1.0m，其他部位不超过1.5m；层间间歇应控制在7d以上，约束区以上部位可以适当放宽；混凝土施工中，各坝段应均匀上升，相邻坝段的高差不宜超过10m，相邻坝段浇筑时间的间隔宜少于30d。

2.4原材料方面控制措施

1）由于混凝土的热主要是由水泥的水化热产生的，因此应该尽量采用发热量低的水泥，如低热矿渣硅酸盐水泥，中热硅酸盐水泥等[3]。2）控制砂石的含泥量。若混凝土中的砂、石含泥量过高，则混凝土浇筑成型后的收缩会增大，同时其抗拉强度也降低，则对混凝土的抗裂十分不利。所以要尽量选择含泥量少，细颗粒少的砂，这样可以减少比表面积，水泥的用量降低，产生的水化热减少。不同的混凝土对砂石含量有不同的要求，一般要求，石子的含泥量应小于l％，砂子的含泥量应不大于2％。

2.5施工方面的措施

1）改善搅拌工艺。采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上，使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大，从而提高混凝土强度和节约水泥，并进一步减少水化热和裂缝。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。2）严格控制浇筑流程。合理安排施工进度和施工工序，分层、分块浇筑，对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振动，可排除混凝土因泌水，在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。3）控制坝体最高温度。应采取必要温控措施，使坝体实际出现的最高温度不超过坝体设计允许最高温度。控制坝体实际最高温度的有效措施是降低混凝土浇筑温度、控制混凝土水化热温升，铺设冷却水管等。

结语

通过以上技术措施控制，该水库工程在后续施工中，大坝浇筑坝面未发现明显不规则裂缝存在，使得本工程大坝混凝土不规则裂缝得到了有效控制，保障该工程施工质量，为以后类似工程施工管控积累了宝贵经验。

参考文献

[1]文林柱,谭慧萍.浅析大体积混凝土裂缝成因及控制措施[J].企业科技与发展,2014(12):110-111+116.

[2]翟长林.浅谈大体积混凝土裂缝成因及控制措施[J].科技视界,2016(15):208-209+237.

[3]张庆君,赵炳焘.浅析大体积混凝土裂缝成因以及控制措施[J].科技创新导报,2013(09):123.

[4]王媛,管作维.浅析大体积混凝土裂缝成因及控制措施[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(24):1.

[5]洪伟,洪金榜.浅谈大体积混凝土裂缝成因及控制措施[J].四川建材,2017,43(06):12-13.