同心东部综合供水工程小西沟调蓄水池现浇混凝

摘　要：笔者从设计、材料、施工等几个方面分析裂缝产生的原因，并对此进行了分析，混凝土施工过程中要以预防裂缝的发生为主，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展。以期减少因裂缝整治带来的经济。

关键词：产生原因；防治措施；温度裂缝；温度应力；温度裂缝；原因分析

1  工程概况
　　在原同心东部供水工程1#蓄水池以西小西沟设调蓄水池，水池调节库容102.5万m3，考虑25年淤积库容60万m3，汛期蓄水位均大大低于正常蓄水位，故不考虑防洪库容。考虑冬季停水期间的蒸发、渗漏损失，总库容按180万m3设计。
2  水工混凝土产生裂缝概述
　　现浇混凝土在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。当混凝土（或局部界面）由于荷载超限、温湿干缩等原因产生的拉应力大于其抗拉强度、混凝土拉伸变形大于其极限拉伸变形时，混凝土就会产生裂缝。按裂缝产生的原因不同，可以分为温度裂缝、干缩裂缝、结构裂缝（结构应力集中处发生）、不均匀沉陷（包括基础不均匀沉陷）裂缝、荷载（超载）裂缝、约束（老混凝土及基础约束）裂缝、原材料裂缝（碱骨料反应及水泥不合格等），以及钢筋锈蚀所引发的保护层顺筋裂缝等。在以上诸多产生裂缝的因素中，温度应力、周边约束和干缩拉应力是其中最为主要，也是最常见的原因。
3   混凝土产生裂缝的原因分析
3.1混凝土产生裂缝的综述
　　混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。
　　混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。
3.2  混凝土温度应力的分析
3.2.1中期混凝土温度应力
　　自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。
3.2.2晚期混凝土温度应力
　　混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。当外界气温变化较大时，混凝土内部的温差梯度将进一步增加，温差梯度达到一定值时，混凝土的温度应力将造成沿较小断面的开裂。
3.3混凝土温度应力分析
   根据温度应力引起的原因可分为两类：
3.3.1自生应力
　　边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。
3.3.2约束应力
　　结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。
　　这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响。
4  混凝土裂缝的控制技术
4.1控制温度技术
　　为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施；
4.2分层分块
　　控制温度技术手段是改善约束条件：（1）合理地分缝分块；（2）避免基础过大起伏；（3）合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
4.3表面养护
　　在混凝土的施工中，为了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模，在表面引起很大的拉应力，出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险，但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海棉等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。
4.4 外加剂
　　为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。
　　水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％。水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。提高水泥浆与骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的靠改善外部条件，可能会更加简捷、经济。
5． 混凝土的早期养护
　　实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度

造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：
   (1)防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。(2）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。(3）防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。
6 结束语
　　裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它不但会影响构件的耐久性、疲劳强度，还会使预应力混凝土发生预应力损失以及使一些超静定结构产生不利的影响，只有对其进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定的工作。具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。                    
参考文献：
[1] 叶琳昌，沈义，大体积混凝土施工[M]，北京：中国建筑工业出版社，1987．
[2] 段峥，现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治[J]，混凝土，2003(8)．转贴于中国论文下.

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