(1.郑州大学 水利与环境学院，河南 郑州 450002；2.贵阳勘测设计研究院 ，贵州 贵阳 550081)
摘 要：文章对水工混凝土早期裂缝形成的原因进行了分 析，并为早期裂缝的防治提出了相应的指导性措施，以供设计和施工参考。
关键词：水工混凝土；早期裂缝；原因分析；防治
中图分类号：TV543+.6 文献标识码：A 文章编号 ：1007—6921(2009)03—0304—02
随着混凝土技术的发展，水工混凝土也向着高强混凝土、高性能混凝土、大流动性混凝土方 向发展。而由于这些不同性能的混凝土的使用不当成为混凝土早期裂缝的诱发原因。
1 水工混凝土产生早期裂缝原因
由于水工混凝土建筑物的类型、作用、所处的环境、采用的原料等各不相同，引起的水工混 凝土结构产生早期裂缝的原因也是复杂的。但在工程施工中水工混凝土结构的早期裂缝主要 是由于温度应力和收缩变形引起的。
1.1 由于温度应力引起的裂缝
在水工混凝土建筑物的裂缝中，尤其是尺寸和体积较大、结构复杂的建筑物，如大坝、船闸 、泄洪建筑物、水电站厂房等结构中，裂缝的产生往往与温度应力过大有关，甚至是混凝土 开裂的惟一原因。国际坝工委员会(ICOLD)于1988年对大坝工作状态的调查报告显示：世界 各国已建成的混凝土坝绝大多数或多或少存在温度裂缝，在遭受灾难性破坏的243座混凝土 坝中，就有30座是由温度问题引起的。另外混凝土也具有热胀冷缩的性质，混凝土每升高10 C，每米膨胀约0.01mm，这对大体积混凝土来说是极为不利的。
大体积混凝土结构通常是不配筋或配筋数量很少，一旦出现拉应力，只能依靠混凝土本身来 承受。大体积的混凝土在浇筑后，水泥开始水化产生大量的水化热，由于混凝土的体积大， 又为热的不良导体，因而在混凝土内部积聚大量的水化热，而混凝土表面散热条件好，温度 一般为室外环境温度，故一般在混凝土浇筑后3～5d左右，就混凝土内外形成一个温度梯度 ，由于其内外温度差异导致混凝土的膨胀变形不一致，在其内部产生压应力，外部产生拉应 力；同时由于浇筑初期，混凝土的力学性能差，这样在其内外温差过大时，就有会形成混凝 土的表面裂缝。经过一段时间后，混凝土开始降温以及其内部水分的蒸发，引起混凝土的收 缩，而混凝土受到约束而不能自由收缩，这就产生拉应力，当应力过大时，就有形成贯穿裂 缝的危险。
外界气温的变化也会对混凝土的防裂产生不利的影响，在浇筑施工期，浇筑温度与外界气温 有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高。如果外界温度降低则又会增 加混凝土的内外温度梯度。气温下降过快就会产生很大的温度应力，极其容易引发混凝土的 开裂，不过这种裂缝仅会出现在混凝土表面较浅的范围内。
1.2 混凝土收缩引起的裂缝
在混凝土硬化的早期，虽然混凝土的抗拉强度随着时间的推移而提高，但其弹性模量的增长 速度远大于其抗拉强度的发展速度，而混凝土在硬化时体积收缩是必然的现象，它是混凝土 所固有的特征。此时混凝土抗拉强度低，但混凝土的收缩变形阻碍不能自由变形，而造成混 凝土内部生成应力导致裂缝的出现。混凝土构件受到的约束越大开裂的可能就越大。同时由 于中国近年来大力推行现浇结构，以及高强混凝土和泵送混凝土的大量应用，导致混凝土收 缩裂缝问题呈上升趋势。混凝土的收缩变形主要有干缩、塑性收缩、化学收缩、沉降收缩等 。
1.2.1 干缩变形：混凝土发生干缩是由于混凝土失水后，由于表面张力的增大造成了水泥 石的收缩，从而引起了混凝土的干缩变形。在约束条件下，收缩变形量产生的收缩应力大于 混凝土的抗拉强度时，混凝土就会出现由表及里的干缩裂缝，并且随着时间推移，混凝土的 蒸发量和干燥收缩量也会逐渐增大，裂缝也逐渐明显起来。水工建筑物大多处于峡谷风口处 ，若没有防护处理措施，混凝土中的水分极易蒸发，很容易使混凝土产生干缩。
1.2.2 塑性收缩：塑性收缩是指新拌混凝土由于拌和物中水分的损失而引起的水泥浆的收 缩。塑性收缩发生在硬化前的塑性阶段,一般为拌和后约3～12h 以内,即在终凝前比较明显 。塑性收缩是由于混凝土表面蒸发失水速率超过内部水向表面迁移的速率,造成毛细管中产 生负压,使浆体产生塑性收缩；或由于混凝土下面的基础或下层混凝土吸收水分、模板吸水 、漏水等原因引起的。出现塑性收缩裂缝时必须及时处理，否则可能发展为贯通性有害裂缝 。
1.2.3 化学收缩：化学收缩也称为水化收缩，它是由于水泥水化物的体积小于参与水化反 应的水泥和水的总体积形成收缩，根据前人的计算，减缩量约为8%，不过混凝土中有大量的 骨料存在使这种收缩变的无不足道，但也不能轻视这种收缩。
1.2.4 沉降收缩：沉降收缩使新拌混凝土由于拌和物体系中不同颗粒的固体发生不均匀的 沉降而引起的收缩。发生沉降收缩的原因是由于拌和物中用水量过大，凝胶材料保水性差， 水泥砂浆粘聚性低，混凝土流动性大；混凝土的流动性不足；混凝土浇筑时振捣时间过长而 引起过震，混凝土受到内部配置的钢筋的限制而造成骨料和砂浆的分离；混凝土斜面浇筑时 下淌；模板的移动下沉均会引起沉降收缩。这种裂缝是在混凝土浇筑后1～3h，如不注意,容 易引起早期裂缝。
1.2.5 自生收缩：自生收缩是由于水的迁移造成的，它不是由于水分向外蒸发散失，而是 因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降，形成弯月面，产生自干燥作用，使混凝土 的相对湿度降低，体积减小。对于低水灰比的高强混凝土来说自生收缩是不可忽略的。根据 有关实验结果，普通混凝土在自由状态下的自生收缩值一般为3×10－4m/m，而混凝 土的极限拉应变值在0.5×10－4～2.7×10－4范围内波动，并且水工建筑物混 凝土的体积一般都很大，配筋较少，因此不能忽略由于混凝土自生收缩所带来的影响［1］。
1.3 其他原因造成的水工混凝土早期裂缝
由于地质勘查不准确、设计的缺陷性、施工等方面的原因引起水工建筑物地基的不均匀沉降 、施工中的局部荷载作用、冬季施工养护不到位、地震作用［2］等均会造成早期裂 缝的出现。
2 防治水工混凝土早期裂缝措施
防治水工混凝土早期裂缝应该以“预防为主，治理结合”的指导方针，按照王铁梦先生的“ 抗”、“放”结合以及综合控制的原则来对水工混凝土早期裂缝进行防治，具体措施可以总 结为以下几点：
2.1 合理选择水工混凝土的组成材料、优化配合比，提高其抗裂性能
可以采用低水化热水泥，掺加粉煤灰掺和料和减水剂，降低混凝土的入模温度，控制混凝土 的塌落度、配合比及骨料的级配和含泥量，添加减缩剂，分批浇注等方法来降低水工混凝土 结构中张拉应力的增长速率和大小，也可以参加纤维材料来提高结构的抗裂性能。
2.2 合理布置各构件，避免结构的突变
在水工构筑物的设计中合理布置各构件，尽量避免结构的突变，在混凝土容易发生应力集中 的地方适当布置细而较密的构造钢筋，达到使应力均匀分布的目的，同时可通过设置伸缩缝 来降低非荷载应力的发展。
2.3 精心施工，提高施工质量
施工中应保证模板的质量，防止模板在浇注中大量吸水和漏浆现象的发生，同时应注意混凝 土的均匀性和密实度，在混凝土初凝之前进行二次振捣抹压，以提高混凝土质量。
2.4 加强已浇筑混凝土的养护和防护，以降低早期混凝土中裂缝出现的几率
及时对早期混凝土进行保水养护以防止由于日晒风吹等原因造成混凝土中的水分大量散失， 同时在温差大的环境中施工时，应采取良好的温控措施。
2.5 对于已出现早期裂缝要及时处理，以防裂缝的扩大和引起其他的病害
可以采取二次搓毛抹光的措施来处理初凝前的裂缝，对于其后产生的裂缝应根据实际的开裂 情况，及早采用相应的处理方法进行处理，如表面处理法、填充法、灌浆法等［3］ 。
3 结束语
虽然混凝土的裂缝是不可避免的，但以预防为主，治理结合，通过各方面的综合的技术措施 将可以将裂缝控制在允许的范围内，将其危害程度降到最低，以保证水工建筑的安全、稳定 运行。
［参考文献］
［1］ 刘鹏程，王海莹，王国宏.混凝土收缩裂缝探讨［J］.山西建筑，2006，32(4) ：152～153.
［2］ 混凝土质量专业委员会，高强与高性能混凝土专业委员会.钢筋混凝土结构裂 缝控制指南［M］.北京：化学工业出版社，2004.4～5.
［3］ 张雄，张小伟，李旭峰.混凝土结构裂缝防治技术［M］.北京：化学工业出版 社，2007.278.
