水工涵闸混凝土结构裂缝成因及预防措施研究

周友勋 广州市宏涛水务勘测设计有限公司

在工程施工的时候最容易出现裂缝的地方就是在水工涵闸混凝土结构的底板处和墩墙处。水工涵闸混凝土结构出现裂缝之后就会影响整个施工的质量，所以在施工的时候为了避免出现这种现象就需要在施工的时候提前做好预防措施。

1.水工涵闸混凝土结构

水工涵闸混凝土结构出现裂缝的原因有以下几种：（1）建筑结构设计不合理；（2）混凝土温度变化引起的裂缝；（3）施工质量不合格；（4）超载使用。如图所示是墩墙容易出现裂缝的示意图（图1）。

图1

在实际施工的时候，如果施工不当水工涵闸就会出现“枣核形”的裂缝，裂缝一般会从混凝土的表面向混凝土的内部进行延伸，最后会变成非常大的裂缝。因为水工涵闸墩墙的位置比较窄，所以非常容易出现裂缝现象，裂缝一旦出现就非常容易影响整个墩墙，建筑浇筑的时候是最容易出现裂缝的时候，裂缝的宽度也和环境温度有着非常大的关系，越冷的时候裂缝就出现的越大。

2.水工涵闸混凝土结构出现裂缝的危害

2.1 水工涵闸混凝土结构出现裂缝会影响整个结构

如果在施工的时候水工涵闸出现裂缝就会影响整个结构的整体性，裂缝过大的时候混凝土还会出现脱落现象。一般在水工涵闸支座的地方和承载力比较大的地方容易出现剪切裂缝，剪切裂缝会影响整体结构的剪应力。

2.2 水工涵闸混凝土结构出现裂缝会影响结构功能正常使用

水工涵闸混凝土出现裂缝的原因还有可能是因为温度的变化，如果出现裂缝的建筑物是挡水的建筑物，那么就会影响挡水性能的使用，蓄水位也会随之受到影响。

2.3 水工涵闸混凝土结构出现裂缝会影响整个结构的使用寿命

水工涵闸混凝土结构出现裂缝还会影响整个结构的使用寿命，因为裂缝的宽度能够作为检测结构耐久度的标准。如果水工涵闸混凝土结构出现的裂缝比较宽说明结构里面有水分和氧气存在，这个时候结构的钢筋就会受到影响，最终影响整个结构的耐久性。裂缝现象严重的时候还会让钢筋出现变形状况，这个时候钢筋就会出现断裂影响整体结构的使用寿命。

3.水工涵闸墩墙混凝土结构裂缝产生的原因

3.1 水化热引起的水工涵闸墩墙混凝土结构出现裂缝

水工涵闸墩墙混凝土搅拌完成之后会出现很多的热量，这些热量不能很快散出去，就会有大量的热量在混凝土里面。混凝土散热的时候会存有比较大的差异，外部散热速度要比内部快，并且在散热的时候还会产生温度应力，如果产生的温度应力超过混凝土承受力度的时候就会出现裂缝。

3.2 混凝土环境和浇筑的温度引起的水工涵闸墩墙混凝土结构出现裂缝

在水工涵闸墩墙施工的时候有时会受到环境和温度的影响，外界温度高的时候会影响建筑物的浇筑，这个时候也会出现混凝土结构裂缝现象。

3.3 约束条件引起的水工涵闸墩墙混凝土结构出现裂缝

水工涵闸墩墙混凝土结构施工的时候混凝土闸墩受到约束力影响之后就会产生压应力，压应力出现的时候就会出现温度应力，当两种应力一同存在的时候就会出现裂缝现象。

3.4 混凝土收缩引起的水工涵闸墩墙混凝土结构出现裂缝

水工涵闸混凝土结构浇筑之后的凝固环节会出现水分散发现象，当散发的时候结构里面的水分就会慢慢的流失，全部流失之后混凝土结构就会收缩，在收缩的时候会受到约束力的影响出现裂缝现象。

4.预防水工涵闸混凝土结构出现裂缝的措施

4.1 控制施工时候的混凝土材料的使用

在施工的时候需要合理选择水泥材料，尽量选择热量低的进行施工。除了水泥之外施工中需要最多的就是粗骨料，在选择的时候需要选择热学性能好的粗骨料，只要选择好水泥和粗骨料才能在施工的时候控制混凝土的温度，减少裂缝现象出现。

4.2 控制混凝土浇筑的时间

在进行混凝土浇筑的时候需要注意不要选择在高温季节下进行操作。因为混凝土在凝固的时候需要向外界散发热量，如果在高温季节的时候进行浇筑内部的热量很难散发出去，影响整个混凝土的降温，严重的时候还会影响凝固的效果，这个时候也会出现裂缝，所以在浇筑的时候一定要避开高温季节浇筑。

4.3 增加钢筋里面的预压应力

混凝土本身的抗拉能力非常差，需要借助钢筋的帮助来承受这些拉力，混凝土在拉伸的时候就会出现裂缝，要想解决裂缝问题就需要提高钢筋的拉应力。

4.4 降低混凝土的温度

在水工涵闸混凝土结构使用的时候要想解决因温度过高出现的裂缝现象就需要在使用混凝土的时候加快其散热速度，降低混凝土的温度。降低混凝土温度可以从以下几个方面下手：（1）在调配混凝土的时候使用温度低的水来进行调和；（2）骨料在使用之间进行预冷处理；（3）在运输混凝土的时候注意保护，避免在运输的时候吸收一定的热量；（4）在搅拌混凝土的时候加一些冰屑，这样就能降低混凝土的温度。

4.5 其他预防裂缝的措施

除上述方法之外还可以在施工的时候设置混凝土浇带处理，在混凝土搅拌的时候掺杂MgO等方式来进行处理，需要注意的时候在选择防裂措施的时候要根据现场的情况和天气等条件，选择合理的防裂组合方式，这样才能最大程度的防止水工涵闸混凝土结构出现裂缝现象。

5.工程应用模拟

5.1 工程概况

广州市白云区主要在广州市老城区的北面，该排涝站改建工程位于白云区石门街，主要建设项目包括：改建部分主要工程分泵房、引水段、出水渠道、配电房四部分组成。工程所在地的气温属于典型的南亚热带海洋性季风气候区，夏季湿热多雨、冬季阳光温和。因为施工的时候经常会出现多雨潮湿的现象，所以在施工的时候需要按照实际情况及时进行调整施工方案，这样才能及时的做好水工涵闸混凝土结构裂缝的预防措施，减少裂缝出现的现象，让建筑施工的时候能够不影响其整体的质量。

5.2 计算模型

如图2是计算网络图。

图2

5.3 结果分析

如图3、4是两种情况的特征点温度历时变化曲线图。

图3

图4

图3是为埋设冷却物质的温度历时曲线；图4是埋设冷却物质的温度历时曲线，根据数据分析能够知道混凝土里面添加预埋物质能够有效的改善墩墙的应力，但是在前期的时候因为拉应力的影响所以更需要冷却物质来进行控制，这样温度就会开始慢慢的降下来，减少出现内部裂缝的现象，不出现裂缝现象就不会影响整个浇筑的总体质量。

6.结束语

在水工薄壁结构混凝土工程里面最重要的一个工程就是水工涵闸，水工涵闸混凝土结构浇筑工程是一个非常复杂的工程。但是如果在施工的时候不仔细注意就非常出现裂缝现象，所以我们在平时施工的时候一定要重视裂缝问题，出现裂缝情况的时候及时分析其原因，找出最快控制裂缝产生的办法，保证施工的质量。在未来技术更加发达的时候还可以使用计算机技术来制定一些科学、合理的预防出现裂缝的措施，让防裂技术的道路越走越长。