水闸混凝土施工裂缝成因和防裂措施探讨
黄香军+赵振杰
摘 要：水闸开裂已成为水闸建设的一个通病，分析水闸裂缝的成因机理及防裂措施已成为工程界急需解决的重大课题，为此，本文在充分了解水闸混凝土裂缝及裂缝产生原因的基础上，采取了科学有效的防裂措施，以期全面提升工程建设的整体质量。
关键词：水闸混凝土；裂缝原因；防裂措施
1 水闸混凝土裂缝及产生裂缝的原因
1、设计原因产生的裂缝
构件断面突变过多，产生应力集中，若不采取措施，断面缩小处以及阴角部位容易出现裂缝；闸底板或闸墩太长，容易出现伸缩变形引起的裂缝；承重梁板尺寸太小，刚度不足，受拉部位易产生裂缝。
2、混凝土材料原因产生的裂缝
使用导致混凝土收缩性较高的矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥，以及水泥标号过低或水灰比过大均易产生裂缝。此外，将不同厂家的水泥混用，也是产生裂缝的重要因素。混凝土中粗骨料的用量大，针片状石子含量高，会造成混凝土内部孔隙增多，细骨料的粒径及含泥量超标等会造成混凝土强度下降，易引起裂缝。选用碱活性骨料，使水泥中的碱性物质与骨料中的活性氧化硅等起反应，生成胶状物，因体积膨胀而产生裂缝。有些水泥拌制的混凝土出现离析、泌水等不良现象，造成混凝土各种组份分布不均匀，水化反应差异性大，容易产生裂缝。另外，混凝土中大量加入粉煤灰等掺合料以减少水泥用量，此时混凝土早期强度不足以抵抗早期的内部拉应力而出现裂缝。外加剂（如膨胀剂）选择不当，或误用假冒产品，也会产生裂缝。
3、施工原因产生的裂缝
混凝土钢筋保护层偏小、混凝土坍落度偏大、混凝土表面收浆不好，易产生因沉淀而产生的裂缝，裂缝沿钢筋纵向出现，或以预埋件为中心出现辐射状裂缝，出现裂缝部位一般会高于周围混凝土表面。混凝土浇筑完毕后抹面及养护不及时会造成塑性裂缝，塑性裂缝一般不长，深度也浅，往往表现为中间宽两头细。
在混凝土水化反应初期若表面失水会产生干缩裂缝，在干缩过程中，混凝土遇到如钢筋或其他预埋件的约束，在混凝土内部产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时就会产生裂缝。在配筋率较大（超过3%）的构件中，钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂。另外，骨料的大小和级配对干缩也有影响，如使用偏细砂（或硅粉等比表面积大的材料）时，会使混凝土收缩值增大。一般来说，胶凝材料用量越多、构件尺寸越小或越薄、空气湿度越小，干缩量则越大。干缩裂缝的特征是表面开裂，走向为纵横交错，没有规律性，裂缝宽度和长度都较小。新老混凝土间隔时间过长易产生因约束而引起的裂缝，下层混凝土龄期超过一个月，再浇筑上层混凝土，会因为新老混凝土之间弹性模量差异过大，老混凝土对新浇混凝土产生较强的约束，使新混凝土产生裂缝。
夏天浇筑混凝土，由于入仓温度过高，水泥水化产生的热量还将使混凝土内部温度进一步升高，导致混凝土体积的变化，当体积变化引起的拉伸应变超过混凝土的极限应变时，混凝土将会开裂。低温季节浇筑混凝土，遇寒潮来袭，产生内外温差过大，未采取保温措施，也容易使混凝土产生裂缝。底模或基础产生沉降，会使混凝土构件产生较大的结构内力（弯矩、剪力）。
2 水闸混凝土防裂措施分析
1、设计时应通过计算确定构件尺寸，断面突变处采用增加配筋等措施，超长构件采用设后浇带等方法，闸墩的构造钢筋应不小于规范要求的配筋量，以减少裂缝出现的可能性。水泥应选用收缩性较低的水泥，合理搭配水泥与混凝土强度等级之间关系。一般情况下，水泥强度比所使用的混凝土强度大一个等级。如配置C30混凝土，使用强度等级为42.5的水泥比较合适，可以达到合理的水灰比，保证施工质量。不能只为片面追求经济效益，使用高标号水泥、大水灰比的配合比。严禁不同厂家的水泥混用。
2、选用级配良好的粗、细骨料，严禁粗骨料中针片状石子超标，尽量不使用细砂，含泥量严格控制在规范要求以内，氯离子含量不得超标。尽量选用收缩率小的骨料，碱活性骨料不得使用。对于大体积混凝土，尽量使用水化热低的水泥，可考虑外掺粉煤灰、磨细矿渣等材料，但应通过配合比试验论证确定。减水剂、膨胀剂等外加剂应选用公认的品牌，谨防假冒产品影响混凝土质量，最好通过试验验证后再用。掺用聚丙烯纤维对防止混凝土出现表面裂缝非常有效。
3、要严格控制钢筋间距和模板尺寸，尽量采用小水灰比、小坍落度混凝土，保护层厚度应达到设计要求。新浇混凝土的抹面工作要及时，一般不少于两遍。尽量避开在高温天气浇筑混凝土，入仓温度应控制在规范允许的范围内，若在高温季节浇筑混凝土，则应采取降低骨料温度、降低拌和水温度、加冰屑、运输罐保温、新浇混凝土通水冷却等措施，对浇筑完毕的混凝土要及时洒水养护或用塑料薄膜对混凝土进行覆盖。冬季浇筑混凝土应做好新浇混凝土的保温工作，应适当延长拆模时间，特别在寒潮侵袭时，一定要做好表面覆盖，有必要时可采用搭棚升温，对闸底板可采用蓄水养护等措施。
4、加强道路养护，提高机械完好率，避免机械故障，缩短混凝土运输及等待卸料的时间。砼吊罐表面用泡沫板包裹进行保温，减少砼运输过程中的温度升高量。经实测，采取保温措施后比不采取保温措施的情况下，在20分钟内温度升高值要低约1℃。砼入仓后及时进行平仓振捣，加快覆盖速度，缩短混凝土的暴露时间。采用喷洒水雾的方法降低仓面气温。对闸墩大钢模，在其外表面铺设花管进行喷洒冷水降温，防止大钢模表面温度过高而对已入仓砼的温度控制带来不利影响。对闸墩砼，由于其仓面较小，在其顶部利用满铺脚手片，顶面再铺一层土工布形成遮阳棚进行防晒。经实测，采取遮阳措施后比不采取遮阳措施的情况下，砼仓面内温度要低约7～10℃。
5、贯穿性裂缝的处理。第一，按活动缝处理。有些贯穿性裂缝是由于结构分缝不合理引起，若按死缝处理，处理后仍会在附近出现同样的裂缝，则需作为活动缝处理，处理后可满足防渗和耐久性功能要求，处理方法为：表面凿槽——埋灌浆管——表面封闭——灌丙凝（聚氨脂）浆液。第二，按死缝处理。因结构需要，必须恢复结构强度，则需按死缝进行加固处理，一般处理方法为：凿槽——埋灌浆管——表面封闭——环氧灌浆，表面封闭需采用粘贴碳纤维布、芳韧纤维布等加固性材料。
6、一般性浅表裂缝处理。当缝宽超过规范要求，一般采用凿槽后用水泥砂浆封闭，要求较高的可采用聚合物砂浆，为追求装饰效果，砂浆颜色应作一些调试。如缝宽小于规范要求，可不作处理，若影响外观质量，可考虑采用一种水泥基的涂抹材料XYPEX（赛柏斯）处理，此材料具有增强砼抗渗性和抗冻性的功效，据称可向缝内渗透40cm，并产生结晶，使裂缝愈合。
3 结束语
综上所述，水利工程建设中水闸的建设至关重要，混凝土是主要建造材料，施工过程中，往往因为各种原因出现裂缝，导致水闸无法正常运行，存在较大的安全隐患。为此本文对水闸混凝土的裂缝成因进行了分析，并提出了预防措施，保证混凝土施工质量，以实现水闸结构预期的设计目标。
参考文献
[1]毕德胜.水闸混凝土施工裂缝成因和防裂措施探讨[J].建筑知识.
[2]吴新立.泵送混凝土水闸寒冬季节施工期裂缝机理与抗裂措施研究[D].河海大学2006
[3]罗清萍.新疆某水利枢纽泄洪闸闸墩温控防裂反馈分析[J].水利水电技术.2013（07）
[4]倪志华.水工大体积混凝土施工裂缝原因分析及防裂措施[J].河南水利与南水北调.2011（20）
[5]倪雪金，董群.面板防裂混凝土技术在三门县佃石水库工程中的应用[J].浙江水利科技.2012（04）
摘 要：水闸开裂已成为水闸建设的一个通病，分析水闸裂缝的成因机理及防裂措施已成为工程界急需解决的重大课题，为此，本文在充分了解水闸混凝土裂缝及裂缝产生原因的基础上，采取了科学有效的防裂措施，以期全面提升工程建设的整体质量。
关键词：水闸混凝土；裂缝原因；防裂措施
1 水闸混凝土裂缝及产生裂缝的原因
1、设计原因产生的裂缝
构件断面突变过多，产生应力集中，若不采取措施，断面缩小处以及阴角部位容易出现裂缝；闸底板或闸墩太长，容易出现伸缩变形引起的裂缝；承重梁板尺寸太小，刚度不足，受拉部位易产生裂缝。
2、混凝土材料原因产生的裂缝
使用导致混凝土收缩性较高的矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥，以及水泥标号过低或水灰比过大均易产生裂缝。此外，将不同厂家的水泥混用，也是产生裂缝的重要因素。混凝土中粗骨料的用量大，针片状石子含量高，会造成混凝土内部孔隙增多，细骨料的粒径及含泥量超标等会造成混凝土强度下降，易引起裂缝。选用碱活性骨料，使水泥中的碱性物质与骨料中的活性氧化硅等起反应，生成胶状物，因体积膨胀而产生裂缝。有些水泥拌制的混凝土出现离析、泌水等不良现象，造成混凝土各种组份分布不均匀，水化反应差异性大，容易产生裂缝。另外，混凝土中大量加入粉煤灰等掺合料以减少水泥用量，此时混凝土早期强度不足以抵抗早期的内部拉应力而出现裂缝。外加剂（如膨胀剂）选择不当，或误用假冒产品，也会产生裂缝。
3、施工原因产生的裂缝
混凝土钢筋保护层偏小、混凝土坍落度偏大、混凝土表面收浆不好，易产生因沉淀而产生的裂缝，裂缝沿钢筋纵向出现，或以预埋件为中心出现辐射状裂缝，出现裂缝部位一般会高于周围混凝土表面。混凝土浇筑完毕后抹面及养护不及时会造成塑性裂缝，塑性裂缝一般不长，深度也浅，往往表现为中间宽两头细。
在混凝土水化反应初期若表面失水会产生干缩裂缝，在干缩过程中，混凝土遇到如钢筋或其他预埋件的约束，在混凝土内部产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时就会产生裂缝。在配筋率较大（超过3%）的构件中，钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂。另外，骨料的大小和级配对干缩也有影响，如使用偏细砂（或硅粉等比表面积大的材料）时，会使混凝土收缩值增大。一般来说，胶凝材料用量越多、构件尺寸越小或越薄、空气湿度越小，干缩量则越大。干缩裂缝的特征是表面开裂，走向为纵横交错，没有规律性，裂缝宽度和长度都较小。新老混凝土间隔时间过长易产生因约束而引起的裂缝，下层混凝土龄期超过一个月，再浇筑上层混凝土，会因为新老混凝土之间弹性模量差异过大，老混凝土对新浇混凝土产生较强的约束，使新混凝土产生裂缝。
夏天浇筑混凝土，由于入仓温度过高，水泥水化产生的热量还将使混凝土内部温度进一步升高，导致混凝土体积的变化，当体积变化引起的拉伸应变超过混凝土的极限应变时，混凝土将会开裂。低温季节浇筑混凝土，遇寒潮来袭，产生内外温差过大，未采取保温措施，也容易使混凝土产生裂缝。底模或基础产生沉降，会使混凝土构件产生较大的结构内力（弯矩、剪力）。
2 水闸混凝土防裂措施分析
1、设计时应通过计算确定构件尺寸，断面突变处采用增加配筋等措施，超长构件采用设后浇带等方法，闸墩的构造钢筋应不小于规范要求的配筋量，以减少裂缝出现的可能性。水泥应选用收缩性较低的水泥，合理搭配水泥与混凝土强度等级之间关系。一般情况下，水泥强度比所使用的混凝土强度大一个等级。如配置C30混凝土，使用强度等级为42.5的水泥比较合适，可以达到合理的水灰比，保证施工质量。不能只为片面追求经济效益，使用高标号水泥、大水灰比的配合比。严禁不同厂家的水泥混用。
2、选用级配良好的粗、细骨料，严禁粗骨料中针片状石子超标，尽量不使用细砂，含泥量严格控制在规范要求以内，氯离子含量不得超标。尽量选用收缩率小的骨料，碱活性骨料不得使用。对于大体积混凝土，尽量使用水化热低的水泥，可考虑外掺粉煤灰、磨细矿渣等材料，但应通过配合比试验论证确定。减水剂、膨胀剂等外加剂应选用公认的品牌，谨防假冒产品影响混凝土质量，最好通过试验验证后再用。掺用聚丙烯纤维对防止混凝土出现表面裂缝非常有效。
3、要严格控制钢筋间距和模板尺寸，尽量采用小水灰比、小坍落度混凝土，保护层厚度应达到设计要求。新浇混凝土的抹面工作要及时，一般不少于两遍。尽量避开在高温天气浇筑混凝土，入仓温度应控制在规范允许的范围内，若在高温季节浇筑混凝土，则应采取降低骨料温度、降低拌和水温度、加冰屑、运输罐保温、新浇混凝土通水冷却等措施，对浇筑完毕的混凝土要及时洒水养护或用塑料薄膜对混凝土进行覆盖。冬季浇筑混凝土应做好新浇混凝土的保温工作，应适当延长拆模时间，特别在寒潮侵袭时，一定要做好表面覆盖，有必要时可采用搭棚升温，对闸底板可采用蓄水养护等措施。
4、加强道路养护，提高机械完好率，避免机械故障，缩短混凝土运输及等待卸料的时间。砼吊罐表面用泡沫板包裹进行保温，减少砼运输过程中的温度升高量。经实测，采取保温措施后比不采取保温措施的情况下，在20分钟内温度升高值要低约1℃。砼入仓后及时进行平仓振捣，加快覆盖速度，缩短混凝土的暴露时间。采用喷洒水雾的方法降低仓面气温。对闸墩大钢模，在其外表面铺设花管进行喷洒冷水降温，防止大钢模表面温度过高而对已入仓砼的温度控制带来不利影响。对闸墩砼，由于其仓面较小，在其顶部利用满铺脚手片，顶面再铺一层土工布形成遮阳棚进行防晒。经实测，采取遮阳措施后比不采取遮阳措施的情况下，砼仓面内温度要低约7～10℃。
5、贯穿性裂缝的处理。第一，按活动缝处理。有些贯穿性裂缝是由于结构分缝不合理引起，若按死缝处理，处理后仍会在附近出现同样的裂缝，则需作为活动缝处理，处理后可满足防渗和耐久性功能要求，处理方法为：表面凿槽——埋灌浆管——表面封闭——灌丙凝（聚氨脂）浆液。第二，按死缝处理。因结构需要，必须恢复结构强度，则需按死缝进行加固处理，一般处理方法为：凿槽——埋灌浆管——表面封闭——环氧灌浆，表面封闭需采用粘贴碳纤维布、芳韧纤维布等加固性材料。
6、一般性浅表裂缝处理。当缝宽超过规范要求，一般采用凿槽后用水泥砂浆封闭，要求较高的可采用聚合物砂浆，为追求装饰效果，砂浆颜色应作一些调试。如缝宽小于规范要求，可不作处理，若影响外观质量，可考虑采用一种水泥基的涂抹材料XYPEX（赛柏斯）处理，此材料具有增强砼抗渗性和抗冻性的功效，据称可向缝内渗透40cm，并产生结晶，使裂缝愈合。
3 结束语
综上所述，水利工程建设中水闸的建设至关重要，混凝土是主要建造材料，施工过程中，往往因为各种原因出现裂缝，导致水闸无法正常运行，存在较大的安全隐患。为此本文对水闸混凝土的裂缝成因进行了分析，并提出了预防措施，保证混凝土施工质量，以实现水闸结构预期的设计目标。
参考文献
[1]毕德胜.水闸混凝土施工裂缝成因和防裂措施探讨[J].建筑知识.
[2]吴新立.泵送混凝土水闸寒冬季节施工期裂缝机理与抗裂措施研究[D].河海大学2006
[3]罗清萍.新疆某水利枢纽泄洪闸闸墩温控防裂反馈分析[J].水利水电技术.2013（07）
[4]倪志华.水工大体积混凝土施工裂缝原因分析及防裂措施[J].河南水利与南水北调.2011（20）
[5]倪雪金，董群.面板防裂混凝土技术在三门县佃石水库工程中的应用[J].浙江水利科技.2012（04）
