浅析北方渠道混凝土衬砌产生裂缝的原因及质量控制

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灌区传统的土渠道具有渗漏、阻水、淤积等缺点，而渠道渗漏水量占渠系损失水量的绝大部分，一般占渠首引水量的30%～50%，有的灌区高达60%～70%。渠系水量损失不仅降低了渠系水利用系数，减少了灌溉面积，浪费了宝贵的水资源，而且会引起地下水位上升，招致农田渍害。在有盐碱化威胁的地区，会引起土壤次生盐渍化。水量损失还会增加灌溉成本和农民的水费负担，降低灌溉效益。

现浇混凝土衬砌渠道具有防渗效果好、粗糙系数小、不易淤积、使用寿命长、外观美等特点，其结构形式广泛采用板形结构。伴随防冻技术的不断进步，我国北方地区开始逐步推广这种节水灌溉速度快、不误农时的衬砌渠道。

裂缝是混凝土结构物中普遍存在的问题，混凝土裂缝产生的原因很多，也较复杂，往往是多种不利因素综合作用的结果，有施工不规范造成的，也有设计不当造成的，但施工不规范为主要因素。渠道混凝土衬砌板的重点是要保证渠道混凝土衬砌工程的质量，因此控制裂缝的出现显得更为重要，只有采取合理措施，加强衬砌混凝土板的施工质量控制，避免裂缝的产生，才能减少渠道输水损失，提高渠系水利用系数，达到节水灌溉的目的。

1.混凝土衬砌板裂缝产生类型

1.1温度裂缝

其是由于混凝土结构在硬化期间表面和内部温差较大，此时其表面将受到很大的拉应力而出现裂缝。

1.2干缩裂缝

其多出现在混凝土终凝后的养护阶段，主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而造成的，较大的表面干缩变形受到混凝土内部的约束，产生较大的拉应力而导致裂缝，干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性、耐久性，引起钢筋的锈蚀，在水压力作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等，混凝土干缩主要和水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量及现场养护等有关。

1.3外力荷载作用产生的裂缝

常见的是局部位置堆放材料超过承重能力，造成受力结构进深、贯穿裂缝，还有就是在混凝土强度未达到规范要求的情况下，就拆除支撑和模板，致使混凝土结构遭到破坏，导致裂缝。

1.4化学反应引起的裂缝

混凝土拌和后骨料、水泥的碱活性反应使其体积增大，造成结构酥松、膨胀开裂，此裂缝一旦出现就很难补救。另外由于浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄，致使钢筋产生锈蚀，体积膨胀，也会导致混凝土胀裂，此种裂缝多为纵向沿钢筋的位置出现。

1.5伸缩缝质量不好引发裂缝

渠道伸缩缝填料嵌填粗糙，造成渠道渗漏量大，降低了土基强度而诱发裂缝。主要原因为：对缝内的杂质、污染物等清理不彻底；填料嵌填因缝小而有一定难度，造成填料不能与衬砌面很好地结合；填充饱满度不够。

1.6基面平整度引发裂缝

渠道基面的表面平整度将影响混凝土的约束力，过大的凹凸会造成局部应力集中，产生裂缝，基层厚度不一致，过薄处或厚薄交界处将成为薄弱断面，在混凝土收缩时将难以承受拉应力而开裂。

1.7沉陷裂缝

由于地基土质不均、回填不实或浸水造成的不均匀沉降所致，此类裂缝多为进深或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30～45度角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位；挖渠时对坡基原状土的扰动致使坡基土密实度达不到要求，且回填难度大，均匀性差，难以承受混凝土的压力，造成混凝土板沉陷扭曲、移位甚至坍塌。

1.8塑性收缩裂缝

其是混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩，一般在于热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细、长短不一且互不连贯状态，其产生的原因主要为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使体积急剧收缩，而此时混凝土本身的强度又无法抵抗这种收缩，因此产生龟裂。主要影响因素有水灰比、凝结时间、环境温度、风速和相对湿度等。

1.9沉缩裂缝

其是混凝土硬化前没有沉实、沉实不足或不匀而产生的，此时混凝土尚处于塑性阶段，产生的主要原因为：骨料级配不好，用水量大等；振捣不密实、骨料下沉过多或表层浮浆过多；没有及时抹压，且表面覆盖不及时，水份散失快，产生干缩。

2.渠道衬砌混凝土的质量控制

为防止上述裂缝的出现，因此必须严格控制渠道基面平整度和压实度及衬砌混凝土施工质量，具体步骤如下：

2.1在混凝土原材料选用方面

施工过程中，原材料的质量的波动对混凝土的质量有很大的影响，如水泥强度的波动直接影响到混凝土的强度。骨料的超径或逊径将改变混凝土的级配，而影响到混凝土的和易性。施工中配料称量的误差，会引起配合比的变异，从而影响混凝土的质量。根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥。选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。积极采用掺合料和混凝土外加剂。为了保证混凝土的质量，应对混凝土原材料进行严格的控制管理，以拌混凝土组成材料的质量应每天自检一次，水泥、骨料、外加剂应按相关规范取样送检。配合比设计人员应深入施工现场，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比。

2.2在混凝土浇筑质量控制方面

混凝土运输时间不易过长，一般不超过2小时，在运输过程中，避免混凝土产生离析和漏浆。到场后，要及时检测塌落度和含气量，其结果应符合规范及设计要求。浇筑时下料要均匀，振捣要密实，不得漏振、过振，不得触碰模板。混凝土浇筑不易过快，要合理安排浇筑时间和工序。混凝土分仓、分段浇筑时，接头部位应处理好，避免产生冷缝。当渠道混凝土衬砌成型后，应及时进行抹面，在混凝土初凝前及时压光处理，消除表面气泡，混凝土表面平整、光滑、无抹痕，加强抹面的质量控制，使混凝土表面平整度严格地控制在5mm/2m以内。

2.3在成品养护方面

将水源接入施工场地，采用草帘或土工布覆盖，洒水养护，养护时间不少于28d，避免产生温度裂缝。大风时，可在草帘上再覆盖一层塑料布，减少水分挥发。低温时，可在塑料布上再覆盖棉毡等保温材料。

2.4在成品后期工序方面

衬砌混凝土伸缩缝的施工，渠道衬砌混凝土分别采取通缝和半缝来满足温胀和沉降的要求，采用切割机切缝施工，在衬砌混凝土抗压强度为1MPa～5MPa时切缝最好，可根据天气变化情况适当调整。通缝宽2cm，深10cm；半缝宽1cm，深7cm。及时按要求切缝，可有效阻止渠道衬砌混凝土板产生裂缝的可能。切缝结束后应立即清除缝内浮浆、碎渣，清洗干净后及时按规范用明渠专用聚硫密封胶进行填充。

3.结论

要使渠道衬砌长期发挥效益和减少灌区水资源浪费现象，如何预防渠道衬砌裂缝的出现，这是一项十分复杂和艰巨的任务。因此只有不断积累经验，完善和提高渠道衬砌施工技术及管理水平，才能更好地服务于人民、造福于人民。

【参考文献】

[1]张宏伟.论水工混凝土在施工过程中的质量控制[J].现代商贸工业，2010（11）.

[2]刘帮勤.浅析中小型水利工程的施工质量控制[J].科技创新导报，2010（20）.