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摘要：大体积混凝是水利工程的主要的组成部分，但其裂缝问题严重影响着水利工程质量，且裂缝控制措施多变复杂，本文就大体积混凝土裂缝，分别从荷载、温差、碱骨料等方面分析裂缝产生原因，并针对裂缝产生原因剖析了控制措施，最后给出几种修补裂缝的方法，希望能为工程实践提供一点参考。
关键词：水利工程；大体积混凝土；裂缝
1、引言
混凝土坝就是用混凝土浇筑或者碾压成型的坝体，由于混凝土坝体积一般非常大且混凝土带裂缝工作的性质，往往导致混凝土坝体承载能力的削弱、坝体渗漏甚至影响混凝土的炭化速度及降低混凝土抗腐蚀能力。据研究表明，由裂缝引起的事故率竞占到12.3%，裂缝正在影响着水利工程大体积混凝土坝的正常运行以及合理使用寿命。
2、大体积混凝土坝裂缝出现的原因
具有危害混凝土坝体的裂缝都是由混凝土微裂缝发展的结果，混凝土组成材料的不均匀性导致其在凝固过程中气、固、液三相随温度湿度的变化产生不一致的持续变形，从而产生材料接触面间的内应力，是混凝土内部微裂缝发展的基础。这些微裂缝的持续发展使混凝土材料接触薄弱处，在荷载作用下，逐渐形成贯通的可视裂缝。水利工程坝工混凝土常见裂缝类型有：荷载裂缝、温差裂缝、收缩裂缝、碱骨料反应裂缝等。
2.1荷载裂缝
混凝土在荷载作用下，截面处拉应力一般超过混凝土极限值，所以混凝土一般是带裂缝工作的，裂缝方向一般垂直于拉应力方向。混凝土大坝上常常作用不同形式的荷载，超荷载作用时荷载效应组合最大处为薄弱截面。
2.2温差裂缝
大体积混凝土坝浇筑完成后，内部水化热迅速升高，往往受水利工程特殊环境的影响，外部温度和内部差距悬殊，外部温度的降低导致混凝土的收缩，受结构植筋等条件的约束，混凝土变形值大于拉伸应变极限值时就形成了温度裂缝。
2.3收缩裂缝
混凝土在空气中凝结硬化过程中，水泥持续水化导致混凝土中的水分不断减少，当养护水分不充足的情况下，混凝土表层最易出现干燥收缩，这种收缩的不均匀拉应力导致混凝土表面产生裂缝。
2.4碱骨料反应裂缝
混凝土在凝结硬化甚至是很长的一段时间内，内部的碱性成分会和骨料中的活性成分发生反应，反应的结果是体积稍微膨胀，这种反应非常缓慢，但长时间的反应会造成混凝土的开裂。
3、大体积混凝土坝裂缝控制措施
3.1规范大体积混凝土受力荷载
合理配置受力钢筋及严格按照设计方案实施坝体受力模式是预防荷载作用引起裂缝的有效措施。受力筋方面可从混凝土对钢筋的握裹力、钢筋直径、钢筋布置间距着手改善，受力模式方面严格控制钢筋的应力低于其屈服强度应力值，只有这样才能保证混凝土坝体正常使用条件下裂缝不过宽。
3.2温差控制
大体积混凝土浇筑过程中内部温度会急剧升高，温度升高的原因就是水泥的水化引起的，水利工程中对水泥的要求稍高，这要求施工方必须采用符合实际情况的水泥品种才能有效减少水化热。尽量选用低水化热的水泥如矿渣水泥、粉煤灰水泥；优化混凝土配合比减少水泥用量，水灰比适当控制在0.6之下；设置大体积混凝土冷却系统，浇筑时采用“二次冷风”工艺，浇筑后通过在预留的内部管道通冷水或冷气的方法来减少内外温差；合理设计浇筑厚度，可以利用浇筑面降温；探索合理拆模时间，外界气温骤降时要适当的对外露大面积混凝土采取保温措施。
3.3合理选用拌制混凝土材料
（1）水泥用量及水胶比，大体积混凝土工程除了选用水化热小的水泥品种外还需要严格控制水胶比，配置混凝土时减少水泥的用量不但不会失去水泥的流动性还能保持一定的粘聚性及保水性，大体积混凝土最大水灰比及最小水泥用量如下表：
（2）粗细骨料的搭配，水利工程混凝土粗细骨料主要是石子和砂子，粗细骨料一般占大体积混凝土总体积的4/5左右，因此，在选择骨料时要尽可能保证级配良好、线膨胀系数较小及岩石弹性模量小、表面结构强度好的材料。细骨料的选择，要严格控制其含水率，因为过干的细骨料在拌制过程中吸水会在某种程度上增大了混凝土的水胶比，造成干缩严重，另外，还要控制砂、石中的含泥量，泥量的多少会影响混凝土的收缩变形导致更严重的裂缝，对混凝土抗裂极其不利。
3.4掺和料和外加剂
掺和料是指为改善混凝土性能、减少水泥用量及降低水化热而掺入混凝土中的活性或惰性材料。最常用的掺和料是粉煤灰材料，粉煤灰品质指标如表二，它是当代混凝土工程中不可或缺的组成材料。混凝土中的掺和料能起到分散和填充作用，还能改善混凝土的施工性能，掺和料还参与水泥的水化作用，对混凝土的强度发展、密实度、抗渗性能及耐久性均有较大贡献。
3.5合理设计地基承载力
由于基础不均匀或者上部荷载分部不均匀往往会使混凝土坝结构损坏，从而产生沉降缝，防止出现沉降缝的措施有：根据上部荷载调整基础形心，使上部荷载重心与基础形心吻合；在上部结构突变部位设置沉降缝；控制水利工程施工排水，避免浸水导致基础不均匀沉降；设置基础沉降基本完成后的后浇带。
3.6其它防治措施
除上述大体积混凝土坝裂缝控制措施外，对混凝土裂缝有较好防治措施还有：合理设置变形缝、加强浇筑后的养护、施工中充分振捣等。
4、大体积混凝土裂缝修补措施
对结构重建成本高、对结构影响不太大且已经出现的裂缝的大体积混凝土结构，我们可以采取合适的修补措施来保证其工程寿命，常用的修补方式有:粘贴、充填、喷涂和灌浆法等。以粘贴法和充填法为例，粘贴法施工工艺为开槽→清洗→涂基液砂浆找平→粘贴胶粘剂片材→回填砂浆找平。充填法施工工艺为开槽→清洗→涂基液刷聚合物砂浆→充填修补材料→回填抹光，详见图四。这两种方法均适合表层裂缝，粘贴法适合裂缝宽度＜0.3mm的裂缝，充填法适合裂缝宽度≥0.3mm的裂缝。喷涂法适合表层裂缝且宽度更小，灌浆法适合修补贯通裂缝及深层裂缝。我们需要根据现场裂缝情况，选择合适的具体修补措施，才能更好的实现大体积混凝土在水利工程中的功能。
5、结语
大体积混凝土在水利工程中的应用广泛，裂缝普遍存在于混凝土中直接影响混凝土的抗渗、耐久性等功能，因此，对大体积混凝土坝的裂缝的控制是必要的。导致混凝土产生裂缝的原因多样，我们可从不同的角度对其加以控制防治，排除不利因素，优化控制措施，从根本上减少裂缝对水利工程大体积混凝土结构的破坏。
参考文献：
[1] 曾旭峰. 大体积混凝土施工裂缝控制应注意的问题[J].山西建筑,2005,31(2):94.
[2] 王文艳. 关于水利工程大体积混凝土裂缝控制的分析[J].水电工程,2014,3月上:461.
[3] 左红军. 某碾压混凝土重力坝温控措施研究[J].四川水力发电,2010, (05).
[4] 杨远斐. 碾压混凝土拱坝裂缝成因与防裂措施分析[J]. 人民黄河,2012(07).
论文作者:赵丹阳
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第15期
论文发表时间:2019/9/19
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