渠道衬砌混凝土裂缝产生的原因分析及预防措施
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇渠道衬砌混凝土裂缝产生的原因分析及预防措施范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：南水北调中线邯邢段渠道机械衬砌已进入施工高峰期，渠道衬砌为大面积薄板混凝土结构，在硬化过程和硬化后都会因混凝土干缩、温度变化及地基沉降等产生不同程度的裂缝。而混凝土面板的结构型式、边界条件等比其他混凝土结构存在有较大的差异，这种差异使面板裂缝受混凝土风缩、干缩、温度变化及地基沉降的影响更大，容易产生裂缝，从施工过程上讲，裂缝的产生与混凝土衬砌时的施工环境、削坡的质量、切缝时间的掌握及混凝土养护等几个因素有关。
关键词：裂缝；塑性收缩；切缝；养护
中图分类号：TV543文献标识码： A 文章编号：
1 温度裂缝
温度裂缝多发生在混凝土表面。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生水化热，从而使混凝土内部温度升高，混凝土表面因昼夜温差较大，散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成混凝土内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束就会产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。温度裂缝的走向通常无一定规律，混凝土衬砌面板的温度裂缝通常纵横交错，裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。
主要预防措施：一是通过优选配合比，减少水泥用量。二是降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.5以下。三是改变骨料级配，掺加粉煤灰或高效减少剂等来减少水泥用量，降低水化热。四是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。五是高温季节时可以采用搭设遮阳棚等辅助措施控制混凝土的温升，或避开高温时段，选在夜间浇筑，降低浇筑混凝土的温度。
2 塑性收缩裂缝
塑性收缩是指混凝土浇筑后4～5h左右，水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发现象，引起失水收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长20～30cm，较长的裂缝可达2～3m，宽1～5mm。其产生的主要原因为：新拌混凝土浇筑后尚在塑性状态发生的收缩，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而是混凝土体积急剧收缩，因此当蒸发速率大于泌水速率时，会发生局部的塑性收缩开裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间环境温度、风速、相对湿度等等。
主要预防措施：一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比，掺加高效减水来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。三是浇筑混凝土之前，将基层浇水均匀湿透。四是初凝前喷雾养护，预防塑性开裂；五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护；或尽可能避开此时段衬砌浇筑。
3 干缩裂缝
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度较低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多为0.05～0.2mm之间，大面积混凝土中间部位多见。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，和混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
主要预防措施：一是选用收缩较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大，干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺和合适的减水剂，施工过程中严格控制坍落度。三是加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。
4 施工冷缝
在渠道混凝土面板衬砌过程中，由于机械故障、天气变化、或其它突发性事件的发生，引起混凝土浇筑过程不连续而出现施工冷缝。这种缝的产生主要是因为前期混凝土已浇筑，由于不可预见性事件造成继续浇筑的混凝土与前期浇筑的混凝土间隔时间太长，甚至前期混凝土已经初凝，对于薄层面板结构，接缝的处理很难达到要求，在混凝土的凝固过程中，因混凝土有自收缩的特性，在抗拉应力最薄弱的接缝处裂开，形成施工冷缝。这种裂缝一般为贯穿性，走向沿新旧混凝土结合面。
主要预防措施：施工冷缝的产生因其有突发性而很难避免，只能通过调整施工缝的位置来解决，即一旦出现可能引起混凝土断续浇筑的因素，应及时采取措施，把接缝调整到设计伸缩缩的位置，使与其重合，做为永久沉降缝处理。
5 沉降裂缝
沉降裂缝多因基础面的处理有关，主要体现在坡面质量的好坏，坡面质量主要表现在坡面平整度及基面密实，若支撑混凝土面板的削坡基面平整不够，甚至凸凹不平，则面板在同一高程就不会是等厚的，面板柔性就会降低，抵抗拉应力的能力也随之减弱，从而产生应力裂缝；若基面地基土质不匀、或回填土不实，密实达不到设计要求的指标，则衬砌面板可能产生过大的沉降或产生局部的不均匀沉降，从面引起沉陷裂缝，此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30°～45°角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。
主要预防措施：一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。并使地基受力均匀。二是保证基面削坡的平整度，应控制在10mm/2m范围内，为保证基面密实，可在削坡完成后，撒一层细砂进行精找平。三是对于高填方渠道应经过一个汛期的沉降，才进行衬砌施工。
6 切缝对裂缝产生的影响
混凝土面板上及时切缝能有效的减少裂缝的产生，切缝起到了应力释放的作用。混凝土面板切缝应在混凝土抗拉强度1～5Mpa时进行切缝。切缝太早，粗骨料会从砂浆中跳脱，缩缝就残缺不整齐，形成崩边；切缝太晚，内部应力已经产生，如果产生的拉应力大于混凝土容许值，混凝土板就会开裂。切缝的时间与气温和温度均有关系。气温高，混凝土强度增长快，切缝时间要提早；温差大，切缝时间也要提早。要注意随着外界环境的变化调整切缝时间，预防因切缝时间过晚，产生裂缝。切缝时间一般遵循的原则是“能切就切，宁早勿晚。
7 混凝土养护对裂缝的影响
混凝土的养护条件是指混凝土的潮湿状态及养护温度。养护的目的是使混凝土保持或尽可能接近于饱和状态，使水化作用达到其最大速度，得到更高强度的混凝土，不同的养护和维护可使混凝土结构的抗裂能力成倍地变化，同时会造成有害的温度裂缝。好的养护条件，对防止衬砌混凝土面板裂缝尤为重要。养护好的混凝土面板，除强度增长较快外，还可降低因干缩产生裂缝的程度。
作者简介： 刘华斌（1978—），男（汉族），河北元氏人，工程师，主要从事水利工程施工工作，（Tel）18230128080。