丁偉 孔慶陽 喬婧

水工混凝土施工由于工期長，多數(shù)又是露天作業(yè)，受自然氣候等多種因素的影響，經(jīng)常會出現(xiàn)裂縫的問題，經(jīng)過調(diào)研研究，提出施工裂縫中收縮裂縫、溫度裂縫、沉陷裂縫以及其它施工裂縫產(chǎn)生的原因和控制常用方法。

在水利工程中，水工混凝土施工由于工期長，多數(shù)又是露天作業(yè)，受自然氣候等多種因素的影響，經(jīng)常會出現(xiàn)裂縫的問題，不僅有損于外觀，而且破壞混凝土結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的整體性，降低剛度，引起鋼筋銹蝕，更影響水工建筑物的壽命。筆者經(jīng)過調(diào)查研究，水工混凝土的裂縫大多是在施工期間出現(xiàn)的，并且?guī)в幸欢ǖ囊?guī)律性。如果在施工階段控制住了裂縫,則在使用階段開裂的可能性也就小了。常見的施工裂縫有收縮裂縫、溫度裂縫、沉陷裂縫以及其它施工裂縫。施工中常見裂縫產(chǎn)生的原因和控制常用方法如下：

一、收縮裂縫

在工程施工中，為保證澆筑要求，混凝土要有一定的和易性（稠度），拌合時加入的水分往往比水泥水化作用需要的水分要多（一般多4～5倍）。這部分多余的水蒸發(fā)后，將會產(chǎn)生體積收縮，一般稱為濕度收縮。另一方面水泥水化作用凝結(jié)，微觀上也會產(chǎn)生體積收縮，稱為自收縮。自收縮體積一般是濕度收縮的1/5～1/10，濕度收縮是主要部分，這兩部分組成混凝土的總收縮。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)的測定資料，混凝土的最終收縮值約在0.2～0. 45%。收縮值的大小和水泥的品種、用量、拌和用水量、骨科的規(guī)格級配、振搗的密實度以及養(yǎng)護(hù)好壞等因素有關(guān)。如在良好（潮濕）的條件下比在干燥條件下養(yǎng)護(hù)的混凝土收縮值減少6～8%。

施工中常見的混凝土收縮裂縫有塑性收縮裂縫、干燥收縮裂縫、沉降收縮裂縫。

1.塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫形狀多為中間寬，兩端漸窄，且互不連貫，長短不一，一般在干熱和大風(fēng)天氣易于出現(xiàn)，其形狀類似于干燥的泥漿面。裂縫產(chǎn)生的原因是混凝土在塑性狀態(tài)時表面水分蒸發(fā)過快，體積急劇收縮。裂縫的大小與水分蒸發(fā)的速度有關(guān)，其影響因素是風(fēng)速、空氣相對濕度、混凝土自身的濕度和空氣溫度有關(guān)，風(fēng)速大、氣溫高時特別要注意加強(qiáng)防范。

常用控制方法有：（1）優(yōu)化配合比，嚴(yán)格控制水灰比、砂率和砂石含泥量，不使其過大；（2）混凝土澆筑前將基層和模板均勻噴水濕透；（3）混凝土澆搗后適時覆蓋草簾等，并盡早噴、灑水養(yǎng)護(hù)；（4）設(shè)置擋風(fēng)設(shè)施；（5）采用密封保水方法，如在混凝土表面覆蓋塑料布；（6）完工澆筑面終凝前，表面進(jìn)行二次抹壓。

2.干燥收縮裂縫

干燥收縮裂縫為表面性的，較淺、細(xì)，多沿建筑物構(gòu)件的短方向分布，發(fā)生在混凝土養(yǎng)護(hù)完畢，過一段時間后出現(xiàn)。裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土養(yǎng)護(hù)不周，受風(fēng)吹日曬，表面水分散失過快，而內(nèi)部濕度變化小，表面干縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而引起。裂縫的開展隨濕度、氣溫的變化而變化，變化過程由表及里，從小到大。

常用控制方法除前述塑性收縮裂縫控制方法之外，還應(yīng)采取如下措施：（1）適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間；（2）素混凝土應(yīng)適當(dāng)設(shè)置收縮縫；（3）預(yù)制構(gòu)件長期露天堆放，應(yīng)覆蓋和連續(xù)適當(dāng)灑水。

3.沉降收縮裂縫

沉降收縮裂縫多沿主筋通長方向在混凝土表面斷續(xù)出現(xiàn)，或在相鄰斷面顯著變化部位出現(xiàn)，裂縫較淺較寬，呈棱形，并常在混凝土澆灌后發(fā)生，硬化后停止。產(chǎn)生原因是混凝土澆搗后，骨科顆粒沉降，水分上升，有的受到鋼筋或埋設(shè)件、或大的粗骨科阻擋，而使混凝土互相分離，或混凝土本身組成材料沉落不均造成開裂；斜坡上的混凝土由于重力作用向下流動而開裂；框架上角由于新澆混凝土在柱頂與橫梁間沉陷較之橫梁上部大，也常引起這類裂縫。

二、溫度裂縫

混凝土受溫度影響，熱脹冷縮會產(chǎn)生變形。當(dāng)變形不均，受到約束，即會產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫發(fā)生。施工常見的溫度裂縫有兩類，一類為內(nèi)約束裂縫，另一類為外約束裂縫。

內(nèi)約束裂縫是由于混凝土內(nèi)外溫差引起的，例如：混凝土冬季施工，沒有及時圍護(hù)保溫或混凝土拆模過早；加熱養(yǎng)護(hù)降溫過快；混凝土養(yǎng)護(hù)期間受寒流侵襲，突然降溫，導(dǎo)致表面急劇冷卻收縮，都會使混凝土表面產(chǎn)生較大的溫度差、收縮差而引起變形。從理論計算和文獻(xiàn)實測資料得知，混凝土表面溫度驟降超過5～7℃就有可能產(chǎn)生裂縫。這種裂縫多發(fā)生在早期，通常只在混凝土表層出現(xiàn)，表層以下仍保持結(jié)構(gòu)完整。

外約束裂縫是由于溫差過大引起的。倒如大體積混凝土澆筑后，水泥硬化過程早期產(chǎn)生大量水化熱，內(nèi)部溫度高而散熱慢，表面溫度散熱快，這種溫差在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力；后期均勻降溫時，當(dāng)受到基礎(chǔ)（巖石地基或老混凝土）的約束，又會在內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時，便出現(xiàn)裂縫。這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工后2～3個月或更長時間，多在結(jié)構(gòu)物中間出現(xiàn)，裂縫多為深進(jìn)的或貫穿性的，破壞結(jié)構(gòu)的整體性。外約束作用的大小與接縫的間距、澆筑塊的形狀、地基、基層種類有關(guān)。

三、沉陷裂縫

沉陷裂縫多為深進(jìn)的或貫穿性的，其位置與沉陷方向一致，較大的沉陷裂縫往往有一定錯距，裂縫寬度與沉降值成正比。產(chǎn)生原因是結(jié)構(gòu)構(gòu)件落在未經(jīng)加強(qiáng)處理的回填土或松軟地基上；混凝土澆筑后，因地基浸水引起不均勻沉降而導(dǎo)致裂縫；另外，模板剛度不足、模板支撐間距過大或支撐底部松動以及過早拆模，也常導(dǎo)致這類裂縫發(fā)生。

四、其它施工裂縫

混凝土預(yù)制件脫模、運輸、堆放、吊裝過程中，有時產(chǎn)生縱向、橫向、斜向的或水平的各種裂縫，特別是高寬比較大、側(cè)向配筋少、剛度差的構(gòu)件較易出現(xiàn)。如木模澆制的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，混凝土澆灌前模板未澆水濕透，混凝土澆筑后木模吸水膨脹，常將柱、梁、框架角拉裂。構(gòu)件成型、翻轉(zhuǎn)時受震動，拆模過早或敲擊過重，多孔板抽芯過早或過晚，混凝土坍落或被拉動；構(gòu)件起吊，模板隔離劑失效，混凝土與模板粘連；吊鉤位置不當(dāng)，起模受力不均或受扭，或受撞擊；構(gòu)件堆放支承墊木不在一條直線上或懸挑過長；運輸時，構(gòu)件受到劇烈的顛簸、沖擊；吊裝時，吊點位置不正確；排架等側(cè)向剛度差的構(gòu)件，側(cè)向未采取臨時加固措施，造成彎矩過大、應(yīng)力集中等情況都會使構(gòu)件發(fā)生各種裂縫。結(jié)構(gòu)采用滑模施工時，模板提升的間隔時間長，混凝土與模板粘連，往往出現(xiàn)水平裂縫。另外模板變形，平臺傾斜、扭轉(zhuǎn)，千斤頂架傾斜不同步等都將引起裂縫：構(gòu)件或地坪表面過多的抹壓觸動，使表面形成含水量大的砂漿層，或撒干水泥抹面，常使表面出現(xiàn)龜裂。

常用控制這些裂縫的力法有：（1）混凝土澆筑前，模板要充分澆水濕透；（2）選用有效隔離劑，起模前先用工具（如千斤頂）均勻松動，再平緩起吊；（3）構(gòu)件留孔芯管要平直，刷油要均勻，混凝土澆筑后要定時15分鐘左右轉(zhuǎn)動鋼管；在手指壓混凝土表面不顯痕時及時抽管；（4）翻轉(zhuǎn)脫模時，在平整堅實的鋪砂地面上進(jìn)行，并做到翻轉(zhuǎn)平穩(wěn)，防止沖擊振動；（5）混凝土構(gòu)件在運輸中相互間要設(shè)墊木，并要互相綁牢，防止顛簸晃動、碰撞；（6）混凝土構(gòu)件堆放應(yīng)按支承受力狀態(tài)設(shè)置墊塊，重疊堆放時，墊塊要在一條豎直線上，板、粱、柱等構(gòu)件要避免反向受力堆放；（7）梁、柱、桁架、排架等大型構(gòu)件應(yīng)按規(guī)定設(shè)置吊點，必要時作臨時加固，并設(shè)牽引繩防止晃動、碰撞；柱牛腿處側(cè)向增設(shè)加強(qiáng)鋼筋，提高抗裂度；（8）構(gòu)件表面及地坪等避免過分的抹壓，過稀可撒水泥砂壓抹，避免撒干水泥壓抹。