浅谈船闸工程混凝土裂缝的成因及预防措施王震赵庆良

王震赵庆良

中国葛洲坝集团第五工程有限公司湖北宜昌443002

摘要：近年来，河流航运不断发展，船闸的数量也随之增多，与此同时，用于船闸施工中的混凝土裂缝问题也日益突出，这就会对船闸工程的质量产生直接的影响。基于此，文章对船闸工程混凝土裂缝的成因进行了分析，并提出了船闸工程混凝土裂缝的预防措施。

关键词：船闸工程；混凝土裂缝；成因；预防措施

引言

船闸是为船舶通过航道上的集中水位落差而设置的一种通航水工建筑物，其主体土建部分主要由闸首、闸室和引航道三部分组成。其结构型式主要有大体积圬工结构、钢筋混凝土结构或砌体结构等。在实际施工中，由于受多种因素的影响，船闸工程常常存在着各种问题，其中混凝土裂缝问题较为突出，这不仅会影响工程的使用效果，同时还会带来一定的安全隐患。因此，研究船闸工程混凝土裂缝的成因及预防措施十分必要。

1船闸工程混凝土裂缝的成因

1.1大体积混凝土水化热引起的裂缝

在大体混凝土凝结和硬化过程中，水泥和水产生化学反应，释放出大量的热量，也就是我们平常所说的水化热，导致混凝土块体温度升高。如果混凝土内部的温度与外界环境的温度相差特别大，就会产生温度应力或温度变形，当温度应力或温度变形比混凝土自身的抗拉强度或极限拉伸值大时，就会产生裂缝，船闸底板裂缝多属这种性质的裂缝。

1.2混凝土自身干缩和收缩引起的裂缝

除了大体积混凝土水化热引起的裂缝外，混凝土自身干缩与收缩也会引起裂缝。具体表现为：第一，混凝土硬化时所产生的干缩应力与混凝土内外温差形成的收缩应力比混凝土自身所能承受的拉应力大时，就会引起混凝土裂缝；第二，对于混凝土来说，其在干缩与收缩的过程中经常会受到其他部位的制约，或者发生地基的不均匀沉降，从而引发混凝土裂缝；第三，结构物性状，断面尺寸的差异甚大而造成混凝土收缩突变；底板混凝土浇筑过程中施工程序不当，没有进行平仓，浆水与骨料离析，混凝土表面层仅有浆水造成的干缩裂缝，或者混凝土表面养护不当，造成混凝土表面的龟裂。

1.3混凝土配合比和养护措施的影响

混凝土中，水是影响混凝土收缩的最主要因素。试验表明：当用水量不变时，水泥用量每增加10％，混凝土收缩增加5％；水泥用量不变时，用水量每增加10％，混凝土强度降低20％，钢筋与混凝土间的粘结力降低10％。此外，石子的粒径、砂率、砂的粒径对混凝土的收缩也会产生一定影响。另外，在混凝土成型之后，如果后期养护不当也会引发裂缝。在混凝土成型的最初时期，由于蒸发等各种因素的影响使得水泥水化受到影响，这就会直接影响到混凝土的成型效果。另外，除了混凝土成型后的养护，混凝土浇筑后也要对其进行养护，这是避免裂缝产生的一个关键时期，同时也是预防裂缝产生的重要举措。

1.4外力荷载作用引起的裂缝

除了上述几种因素，外力荷载作用也会引发混凝土裂缝。混凝土裂缝之所以出现裂缝，主要与混凝土自身的抗拉强度有关；而裂缝的分布状态则与混凝土和钢筋之间的粘结强度、混凝土的保护层厚度等因素有关；裂缝的宽度主要由裂缝的间距、混凝土和钢筋的相对滑移量、钢筋应力的大小以及荷载的长期作用等因素决定。构件承受不同性质的荷载作用，其裂缝形状也不同，通常裂缝方向大致是与主拉应力方向正交，可按照荷载的标准组合及准永久组合通过极限状态下的裂缝开展宽度的计算。

2船闸工程混凝土裂缝的预防措施

2.1科学选用原材料

混凝土是船闸工程施工中的主要材料之一，其如果出现质量问题，就会影响整个工程的使用效果。因此，在实际的工作中，为了避免混凝土出现质量问题，减小其出现裂缝的几率，就要科学选用原材料。一般来说，混凝土的组成材料主要包括水泥、粗骨料、细骨料、外加剂以及掺合料等，在选择各原材料时，应根据工程建设的需求进行科学的选择与使用。在选择水泥时，应尽量选择等级较高的水泥，因为混凝土发生温度变化而导致体积变化的根源主要来自水泥水化所产生的热量；在对细骨料进行选择时，应尽量选择平均粒径较大且级配良好的中粗砂，其细度模数一般控制在2.5到2.8之间。因为这样选择就可以降低混凝土中水与水泥的用量，从而降低水化热量；在进行粗骨料选用时，一般在符合施工要求下，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子；在混凝土结构中，选择合适的外加剂和掺和料可以有效降低水化热和延缓拌和物的凝结速度，是提高工程质量的重要手段。

2.2优化结构设计

在进行船闸的设计时，要全面考虑裂缝易于形成的部位，并制定相应的结构优化设计方案来预防裂缝的产生。首先，对钢筋进行合理的配置。在对水工建筑物进行设计时，除了要考虑结构承载力与构造要求外，还要充分考虑到温度应力等因素引起的混凝土裂缝问题，所以，为了对裂缝进行控制，就要配置额外的钢筋。其中，所选用的钢筋应尽量直径小、间距小；其次，分段浇筑，设置后浇带。如果混凝土的结构尺寸比较大，这时采用一次浇筑的方法就会产生较大的温度应力，从而引发温度裂缝。为了避免外力与温度应力的影响，同时也为了散发混凝土内部的热量，设计船闸时，应在施工的过程中设置“后浇带”，并要采取分段浇筑的方法来进行。当分段部位浇筑完成后，过一段时间就可以闭合“后浇带”；最后，设置滑移层和缓和沟。为了减小船闸底板由于温度降低造成的约束，在混凝土浇筑前，应在基础垫层与混凝土基础间设置沥青等材料作为滑移层，使底板约束力降低。在混凝土结构表面，每隔一段距离设置一条缓和沟，以缓解温度应力和约束力的作用。

2.3严格控制混凝土施工工艺

为了避免混凝土裂缝的产生，就要从施工阶段入手，对混凝土的施工工艺进行严格的控制。第一，对原材料进行保护。原材料的堆放地点不应设置在阳光直射的地方，对于砂子与石子等材料要进行覆盖处理。对于水泥材料，应安排其提前进场，以使其能够自然冷却，从而降低混凝土浇筑时的温度；第二，混凝土的拌和。在拌和混凝土时，应确保搅拌均匀，并要对其进行一定的降温处理；第三，混凝土的浇筑。在对混凝土进行浇筑时，应尽量选择对称分层连续浇筑法进行浇筑，以促进船闸工程质量的有效提升；第四，拆模。根据工程建设实际情况，结合试验制定合理的拆模时间；对温控要求严格的部位，模板拆除后即贴保温材料，防止混凝土内外温差过大，造成温度应力大于混凝土的抗拉强度而产生裂缝；第五，养护。在船闸工程混凝土施工中，要避免裂缝的产生，后期的混凝土养护尤为重要。应根据工程建设中天气、温度等因素来选择适当的养护方式，以提高混凝土工程质量。

结束语

总的来说，混凝土是船闸工程施工的主要材料，其对工程的质量有着极大的影响。然而，在实际施工中，混凝土裂缝问题时有发生，这就会对工程质量产生一定的影响。因此，必须对混凝土裂缝问题进行严格的控制，以免混凝土裂缝对工程的使用效果产生影响。

参考文献

[1]邓春林,范洪浩,张琴飞,华建飞.船闸工程混凝土裂缝控制技术[J].水运工程,2015,(03)：123-127.

[2]孔繁龙.船闸混凝土裂缝处理施工技术[J].交通科技,2013,(06)：128-131.

[3]张晓军.船闸工程大体积混凝土裂缝成因及控制对策研究[J].中国高新技术企业,2013,(34)：20-21.

[4]孔繁龙.船闸混凝土结构裂缝防治综合技术[J].水运工程,2013,(03)：158-163+194.

[5]任强.船闸工程大体积混凝土裂缝控制及对策[J].山西建筑,2013,39(21):110-111.