【摘要】本文主要從水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)概述、裂縫的危害、水工涵閘墩墻混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因以及水工涵閘混凝土裂縫的控制等方面內(nèi)容進(jìn)行了全面的闡述。

【關(guān)鍵詞】水工涵閘；混凝土；裂縫

一、前言

水工涵閘混凝土應(yīng)用越來(lái)越廣泛，水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的危害非常大，本文就該部分內(nèi)容進(jìn)行了探討。

二、水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)概述

水工涵閘的裂縫發(fā)生的主要部位在底板和墩墻上。水工涵閘棍凝土裂縫形成的主要原因有：建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不周引起的裂縫：基礎(chǔ)處理不善引起的裂縫；結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜，分縫分塊過(guò)長(zhǎng)引起的裂縫：混凝土的溫度變化引起的裂縫：施工質(zhì)量控制不嚴(yán)引起的裂縫；運(yùn)行期間，由于超載等原因出現(xiàn)裂縫。當(dāng)?shù)装寤炷列藿ㄔ谲浲恋鼗驈椥阅Ａ枯^小的地基上時(shí)，底板所受到的外部約束比較小，其裂縫的產(chǎn)生是由于自身的體積變化引起的，主要是由于溫度的變化引起的。

工涵閘混凝土墩墻結(jié)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)“上不著頂，下不著底”的“棗核形”裂縫現(xiàn)象，像湖北荊江分洪北閘的閘墩、石梁河新泄洪閘的閘墩的裂縫，都是這種形式的裂縫。以某縣為例曾出現(xiàn)過(guò)類似的裂縫，裂縫通常發(fā)生在施工期間的混凝土的表面，隨后裂縫繼續(xù)向內(nèi)部深進(jìn)，由于水工涵閘的墩墻較窄（一般只有1口左右），裂縫很容易貫穿整個(gè)墩墻，形成貫穿性的危害性很大的裂縫，貫穿裂縫多發(fā)生在澆筑后2-3個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間.縫寬受外界環(huán)境溫度的變化影響較明顯，冬季較寬，夏季較細(xì)。沿截面高度方向，裂縫大多呈中間寬兩端窄的“棗核形”。從混凝土表面看，裂縫底部通常是豎直的，而頂部則向兩邊傾斜。

三、裂縫的危害

1、裂縫影響結(jié)構(gòu)的整體性

當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)貫穿性裂縫以后， 要恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性是很困難的。裂縫開(kāi)展得很寬將預(yù)示著結(jié)構(gòu)臨近破壞， 并且可能伴隨著混凝土剝落。剪切裂縫多產(chǎn)生于靠近支座或大的集中荷載附近， 早期的溫度裂縫直接影響到鋼筋混凝土構(gòu)件的完整性。當(dāng)裂縫影響了剪應(yīng)力的傳遞時(shí)， 它會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的安全。大多數(shù)裂縫并不會(huì)危及結(jié)構(gòu)的安全， 但它們可能發(fā)展， 并引起嚴(yán)重的后果。

2、裂縫導(dǎo)致結(jié)構(gòu)使用功能上不正常

對(duì)堆石壩混凝土面板而言， 由外部環(huán)境產(chǎn)生的早期溫度裂縫往往貫穿整個(gè)截面厚度， 這樣會(huì)引起滲漏。對(duì)擋水建筑物來(lái)說(shuō)， 裂縫滲漏水會(huì)嚴(yán)重影響建筑物的使用功能， 即使水量的損失本身并不嚴(yán)重， 但裂縫的

存在往往會(huì)限制蓄水位。

3、裂縫會(huì)影響結(jié)構(gòu)的耐久性

所有現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范都把限制裂縫的寬度作為一項(xiàng)耐久性指標(biāo)。橫向裂縫通常是指垂直于受拉鋼筋方向的裂縫， 一般由外荷載引起。為了結(jié)構(gòu)耐久性的要求和結(jié)構(gòu)的美觀， 各國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)裂縫寬度均作了限制。在較寬的裂縫處， 如果有水和氧氣侵入， 鋼筋首先發(fā)生個(gè)別點(diǎn)的坑蝕， 繼而逐漸形成 “環(huán)蝕”；同時(shí)向縫兩側(cè)擴(kuò)展， 形成銹蝕面。這種鋼筋局部斷面削弱發(fā)展比普通性銹蝕要快， 特別是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，局部銹蝕具有很高的危害性。因?yàn)閱胃摻z斷面小，高應(yīng)力及高強(qiáng)鋼材的變形性能較差， 很可能發(fā)生突然斷裂。因鋼筋全面銹蝕引起混凝土結(jié)構(gòu)的順筋向開(kāi)裂對(duì)結(jié)構(gòu)的危害性更大， 是目前影響結(jié)構(gòu)耐久性的主要危險(xiǎn)， 具有一定厚度且密實(shí)的保護(hù)層， 對(duì)防止混凝土順筋向開(kāi)裂至關(guān)重要。鋼筋表面生銹時(shí)， 其體積要膨脹， 在膨脹壓力作用下混凝土保護(hù)層會(huì)因擠壓而剝落，如果沒(méi)有了保護(hù)層， 鋼筋更容易銹蝕， 這對(duì)耐久性是很不利的。

四、水工涵閘墩墻混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因

1、水化熱

水泥遇水會(huì)發(fā)生大量的水化熱量，而混凝土的導(dǎo)熱性能較差，導(dǎo)致了大量熱量集聚在混凝土的內(nèi)部，混凝土溫度升高。由于混凝土內(nèi)外條件的不同，散熱情況有所差異，外部散熱快，內(nèi)部散熱慢，受物體熱脹冷縮特性和外部約束條件的影響，混凝土內(nèi)外會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，外拉內(nèi)壓，當(dāng)溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土的承受極限時(shí)，其表面就會(huì)有溫度裂縫的產(chǎn)生。

2、混凝土環(huán)境與澆筑溫度

環(huán)境溫度對(duì)混凝土施工的影響十分明顯，高溫時(shí)期不能進(jìn)行混凝土澆筑施工?；炷潦┕ぶ械沫h(huán)境溫度影響其澆筑后混凝土的內(nèi)部溫度，加大溫度梯度，升高混凝土的溫度應(yīng)力，加速混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂進(jìn)程。

3、約束條件

混凝土結(jié)構(gòu)自施工之后就會(huì)受到外界不同條件的約束，水工涵閘墩墻混凝土結(jié)構(gòu)的底板或基礎(chǔ)約束閘墩，產(chǎn)生約束力，混凝土閘墩變形受約束力的作用，進(jìn)而產(chǎn)生壓應(yīng)力，后期隨壓應(yīng)力松弛和溫度應(yīng)力的產(chǎn)生，溫度應(yīng)變受到底板的強(qiáng)約束，混凝土閘墩就會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，此應(yīng)力一旦超過(guò)混凝土的承受極限，便會(huì)開(kāi)裂。

4、混凝土收縮

混凝土在膠結(jié)硬化的過(guò)程中會(huì)散發(fā)一定的水分，混凝土失水必然導(dǎo)致其體積收縮，如混凝土收縮受到內(nèi)外約束力的作用，就會(huì)導(dǎo)致其自身開(kāi)裂?；炷量s水收縮過(guò)程一般是可逆的，在實(shí)際計(jì)算溫度裂縫的過(guò)程中，常講混凝土收縮值等量替換為相對(duì)應(yīng)的溫度值，也就是“收縮當(dāng)量溫差”?；炷了饔靡矔?huì)產(chǎn)生自收縮，自身收縮值較小，但其與溫度收縮“縮水收縮、塑性收縮等相疊加就會(huì)加速混凝土開(kāi)裂的速率。

5、其他混凝土開(kāi)裂的因素

包括其他因素：混凝土徐變、混凝土體積因素等。

五、水工涵閘混凝土裂縫的控制

1、混凝土材料

優(yōu)先使用低熱和中熱水泥；優(yōu)先選用熱學(xué)性能好的骨料：粗骨料占混凝土組成比例為 89%以上，因此，混凝土的熱學(xué)性能在很大程度上取決于粗骨料的礦物性質(zhì)；優(yōu)先選用熱學(xué)性能好的骨料是混凝土溫度控制的治本措施之一；減少混凝土水泥用量。

2、混凝土澆筑時(shí)間的選擇

避開(kāi)高溫季節(jié)施工， 混凝土的水化反應(yīng)是放熱反應(yīng)， 而混凝土又是導(dǎo)熱不良體， 混凝土內(nèi)部的熱量很難散發(fā)出去， 如果在高溫季節(jié)施工， 外部的環(huán)境溫度很高， 不利于混凝土的散熱， 在混凝土的初期還可能出現(xiàn)混凝土吸收外界環(huán)境的熱量， 這樣在混凝土的內(nèi)部產(chǎn)生很高的溫度， 不能滿足溫度控制的要求， 所以混凝土的施工應(yīng)避開(kāi)高溫時(shí)施工。避開(kāi)嚴(yán)寒季節(jié)施工， 寒冷的冬季減緩了水泥的水化作用， 增加了新澆混凝土的凝固時(shí)間。

3、施加鋼筋預(yù)壓應(yīng)力

混凝土的抗拉強(qiáng)度很低。因此， 在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中， 是用鋼筋來(lái)代替混凝土承受拉力的。但是， 混凝土極限拉應(yīng)變也很小， 每米僅能伸長(zhǎng)0.1～0.15mm， 再伸長(zhǎng)就要出現(xiàn)裂縫。如果要求鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用時(shí)不開(kāi)裂， 則鋼筋的拉應(yīng)力只能達(dá)到 20～30MPa； 即使允許開(kāi)裂，當(dāng)裂縫寬度限制在 0.2～0.25mm 以內(nèi)時(shí)， 鋼筋的拉應(yīng)力只能達(dá)到150～250MPa 左右。

4、降低混凝土的溫度

降低混凝土的澆筑溫度， 降低混凝土澆筑溫度的方法主要有：降低拌和用水的溫度、對(duì)骨料進(jìn)行預(yù)冷和運(yùn)輸中避免吸收外界熱量。冷卻拌和水和在拌和時(shí)摻加冰屑， 是預(yù)冷混凝土最簡(jiǎn)易的方法。水管冷卻技術(shù)， 水管冷卻通常應(yīng)用于大壩混凝土中， 在水工涵閘混凝土量不是很大的情況下較少采用， 但是由于其顯著的降溫效果仍不失為一種有效的溫控防裂措施。它通過(guò)降低混凝土的峰值來(lái)減小混凝土的基礎(chǔ)溫差和降低混凝土的內(nèi)表溫差。

六、結(jié)束語(yǔ)

加強(qiáng)對(duì)水工涵閘混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因的分析，可以更好的對(duì)其進(jìn)行預(yù)防，使工程整體的質(zhì)量更完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 王濤.淺析水工涵閘墩墻混凝土結(jié)構(gòu)裂縫及其防裂措施[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品.2013（3）：166-168.

[2] 盛文仲.淺談水工涵閘墩墻混凝土結(jié)構(gòu)裂縫及其防裂措施[J].工程科學(xué).2012（3）：16-18.

[3] 王文鵬. 水工涵閘墩墻混凝土結(jié)構(gòu)裂縫及其防裂措施分析[J].工程技術(shù).2013（6）：66-69.