水工混凝土抗裂性研究

吕家俊

安徽水安建设集团股份有限公司 安徽省合肥市230000

摘要：随着经济水平不断的发展，水工发展迅速，混凝土裂缝主要是水工建筑物中发现的最普遍、最常见的病害之一，不同程度的裂缝危害影响不一，严重的裂缝不仅危害建筑物的整体性和稳定性，还会形成渗水透气通道，引发冻融破坏、钢筋锈蚀、硫酸盐侵蚀和碳化等损伤。

关键词：水工；混凝土；抗裂性

引言

混凝土裂缝问题严重影响混凝土的结构安全，混凝土结构早期内部的缺陷及表面的微裂纹往往是后期有害或破坏裂缝的起因，因此，必须采取必要的措施控制裂缝的发展，保证混凝土结构的耐久性。

1水工混凝土裂缝常见类型

1.1温度性裂缝

温度性裂缝主要是在水利工程施工期间由于材料发生了水化热量太高，导致温度应力过大，影响了混凝土的凝结效果，从而导致了裂缝的产生。混凝土本身抗拉能力较弱，当温度拉应力太大超过其能够承受的最大值时就会导致裂缝的产生，尤其是在大面积混凝土施工中或是外界气温变化较大的时候，就非常容易产生温度性裂缝。温度裂缝因为温差大小、约束程度和构建类型不同导致裂缝的形状和部位都会有很大差异，温度裂缝会随着时间的不断推移，还会慢慢开展，甚至出现恶化。在水利工程施工中一定要重视控制温度，减少在施工过程中内部压力和表面应力的差值，尽可能避免温度裂缝的产生。

1.2塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝是水力施工中重要的裂缝类型，在实际的施工过程中，由于混凝土本身具有塑性收缩以及变形而导致的裂缝。当混凝土浇筑完成处于塑性状态下时受到外界蒸发量大、大风或混凝土本身水化热高等原因，就会造成混凝土表面的局部应力增加，导致塑性收缩裂缝的产生。该类裂缝一般有两种比较常见的形状，意识不规则的龟纹状或是放射状，另一种则是间隔出现的裂缝，两种裂缝也可能会同时出现。塑性收缩裂缝非常容易出现扩大和蔓延，对于整体的水力施工质量有非常不利的影响。在水利工程实际的施工中一定要加强重视，深入全面分析产生的原因，提前制定合理的预防措施，更好地避免塑性收缩裂缝的产生。

2抗裂性影响因素

2.1集料

粗细集料的性能指标对混凝土施工质量有很大影响。(1)粗集料的形状、级配和细集料的细度模数对混凝土拌合物的状态影响极大，非连续级配的粗骨料会使混凝土空隙率增大,需要更多的胶凝材料来保证混凝土的流动性，胶凝材料易导致体积稳定性降低。(2)骨料的针片状含量同样影响混凝土拌合物的状态，使混凝土单方用水量提高，收缩量变大。(3)骨料的含泥量超标，很容易因为其对减水剂的吸附作用而导致减水剂过掺，引起混凝土泌水离析，自由水集中就会因为其散失而产生收缩。(4)骨料发生碱-集料反应，骨料体积膨胀导致局部区域的混凝土胀裂，危害性极大碱集料反应检测不合格的骨料，需要采取碱集料抑制措施，防止其膨胀开裂。(5)粗集料的级配不连续就需要更多的砂浆填充空隙，混凝土的收缩就会增大，有开裂的风险。

2.2矿物掺合料

为了提高混凝土的性能，混凝土配合比中往往会加人粉煤灰、矿渣粉和硅灰等矿物掺合料。粉煤灰因其滚珠效应，填充效应对混凝土拌合物的工作性能有利，使得混凝土更密实，有利于混凝土抗裂性能的提升。从胶凝材料浆体抗裂性的试验结果来看，粉煤灰烧失量、碱含量、SO,含量越低，掺粉煤灰水泥浆体的抗裂性越好。值得关注的是，适当增大粉煤灰的细度对提高水泥抗裂性有利。因此，粉煤灰的品质应注重烧失量和需水量比，而细度不必苛求;碱含量对水泥抗裂性不利，矿渣粉因其细度较大，颗粒形貌不规则，其保水性比粉煤灰好，掺量提高时会导致混凝土塑性裂缝开裂时间提前。

2.3环境因素

耐久性裂缝不同于混凝土早期裂缝，它是受到环境的影响，经过长期作用后形成的。由于空气中二氧化碳与混凝土中的氢氧化钙反应生产碳酸钙,混凝土被碳化，随着碳化的不断深人，直至消耗掉钢筋周围的碱,钢筋钝化膜消失,电化学腐蚀作用造成钢筋锈蚀，体积膨胀导致混凝土开裂甚至崩塌。北方地区的混凝土，通过毛细管进入内部的水结冰以后体积膨胀，天气回暖冰变水，体积又缩小，这样反复的冻融循环导致混凝土开裂。混凝土处于潮湿或者浸水环境时，环境中硫酸根离子渗入到混凝土的内部，与氢氧化钙反应生成硫酸钙，硫酸钙再与水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙AFt这个过程自身体积增大两倍以上,而且钙矾石晶体的形态是针棒状，向四周方向析出。形成破坏性的内应力，当内应力超过混凝土自身抗拉强度时便会造成开裂。除了钙矾石类硫酸盐侵蚀，还有硫酸盐结品侵蚀、石膏硫酸盐侵蚀、C-S-H分解硫酸盐侵蚀、TSA型硫酸盐侵蚀。

3提高抗裂性的措施

3.1提高混凝土材料本身抗裂性

就材料本身而言，主要是从原材料优选和配合比优化方面入手，原材料方面在允许的条件下选用低热水泥，适当情况可以考虑微膨胀水泥；选用线膨胀系数小、强度适宜的优质骨料；使用粉煤灰等活性掺合料能有效提高材料抗裂性能；合理使用外加剂。配合比优化主要是在水胶比、水泥用量等方面，综合优化材料的强度、韧性、水化热温升。材料的抗裂性影响因素较多，应根据工程实地的气候条件和材料限制，找到关键的决定因素，在可选的材料范围内通过不同配合比的抗裂性试验找到适宜的组合，最终达到抗裂性与混凝土强度及耐久性的平衡点。

3.2加大监督管理力度，杜绝失衡现象的发生

水工程建设过程中外力不均衡也会导致混凝土结构出现裂缝，故而在施工过程中，管理层应该对建设过程进行全方位监督和管理，对施工现场进行详细勘察，以便保障外部环境不会对施工产生任何不良影响，并且在施工时，科学采用先进技术对工程项目进行修复和加固处理。在对混凝土裂缝进行修复时，倘若裂缝十分严重，可以将适量混凝土和水泥填充在裂缝当中，如果裂缝较小或者并不严重，进行常规修复即可。另外，在施工之前，对施工技术、材料等各个方面进行审查核实及评估，及时发现施工过程中隐藏的裂缝隐患，如若发现，及时采取相应措施予以有效处理。通过加大监管力度，对施工人员行为产生一定约束，确保各项施工的规范性，从根源上提高水工施工质量水平。

3.3原材料质量的有效控制

对混凝土强度及其稳定性进行检测是农业水利工程施工的重要环节，施工质量随着混凝土强度的提升而越来越高，并且还为后续施工的有序进行奠定了良好基础。在施工前，原材料按照配比要求进行搅拌，但是，需要尽可能减少混凝土中的水泥含量，主要是因为水泥与水混合后发生反应产生大量热量，而在混凝土表层参数的影响下，水泥的热量不能得以释放且全部集中于混凝土内部，由此产生温度应力，可以用粉煤灰代替水泥，同时胶水的比例也应该控制在相应范围内。另外，混凝土当中的粗骨料需要满足二级配比标准，掺入适量粉煤灰可以增强混凝土的易和性，缓解收缩状况的同时提升自身抗侵蚀能力，不仅如此，还可以在容易形成裂缝的区域增添一定数量的钢筋，以此减轻混凝土承受的建筑重量，部分荷载也会转移到钢筋结构上，有效规避荷载过大而出现裂缝。

结语

混凝土抗裂性对其服役生命有很大影响，裂缝通过与各类病害的相互作用会导致恶性循环。抗裂性本身是一个受多种因素影响的复杂问题，多因素之间有耦合作用，无法通过单因素确定最优组合。除此以外，对抗裂性的优化同时还需要兼顾满足力学要求和耐久性要求，达到多方平衡。

参考文献

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[2]曾力,方坤河,吴定燕等.碾压混凝土抗裂指标的研究[J].水利水电技术,2018(11):3-5.

[3]方坤河,曾力,吴定燕等.碾压混凝土抗裂性能的研究[J].水力发电,2018(04):24-27.