水工混凝土裂縫的控制與防治

        摘要：本文簡要闡述了水工大體積混凝土裂縫問題，并就防裂問題進行研究，提出了防裂措施。
        關鍵詞：混凝土 水工結構 裂縫 干縮 溫差  
        一、水工結構混凝土溫控防裂研究概述
        眾所周知，混凝土的抗壓強度和極限壓縮變形值一般較高，但其抗拉強度和極限拉伸值卻相當低。其抗拉強度一般僅為抗壓強度的1／8－l／20。因而一般發生在大體積混凝土中的裂縫，絕大多數  是拉應力超過了混凝土的抗拉強度，或拉伸應變超  過了混凝土的極限拉伸值而產生的。水工混凝土建筑物一般體積龐大，混凝土澆筑后，由水泥所產  生的水化熱溫升在較短的時間內難以散發出去，在混凝土內部，形成一個高溫區。隨著時間的推移，在此區域會形成一個基本穩定的溫度場。而在靠近邊界的范圍內，由于受外界氣溫周期性變化的影  響，會形成一個不均勻的溫度場。因此，大壩在運行期，結構整體處于準穩定溫度場狀態。在升溫的過程中，混凝土中會產生壓應力。而在由于內部和外界諸因素導致的降溫過程中，混凝士中將會產生  較大的拉應力，在抵消了原先的壓應力后，剩余的拉應力值如果超出了混凝土的抗拉強度，則混凝土就會出現裂縫。
        在實際工程中，上述現象產生的過程是非常復  雜的。它不僅與混凝土的配合比（尤其與水泥品種。標號、水泥用量）有關，同時與混凝土的熱、力學性能有關（其中包括線脹系數、彈性模量J松比、徐變、自生體積變形、導熱系數等），還與外界溫度。濕度、表面保護等有關。是一個必須綜合考慮的概念。
        二、水工結構混凝土溫控防裂措施
        針對大體積混凝土裂縫產生的成因及特點，一提高混凝土的抗裂能力一般要考慮以下幾個方面：
        1、提高混凝土的抗拉強度和極限拉伸值；
        2、提高混凝土的徐變度以使應力有較大的松弛；
        3、適當降低混凝土的彈性模量和變形模；
        4、降低混凝土的熱膨脹系數；
        5、提高混凝土的比熱，選擇適當的導熱系數；
        6、適當提高混凝土的自生體積膨脹量，盡可能不使用自身體積收縮的混凝土；
        7、降低混凝土的絕熱溫升總量，減小混凝土中的水化熱溫升；
        8、降低混凝土的水分子擴散系數與干縮系數。
        為達到上述目的，除了在結構上要合理分區布局外，在施工中通常要采取以下幾方面措施：
        1、加冰、預冷骨料，以降低混凝土的澆筑溫度；
        2、采取水管冷卻措施，減小水化熱溫升；
        3、控制澆筑間歇期，減小混凝土的暴露面和暴露時間，可使混凝土表面減少遭遇寒潮的沖擊；
        4、采取適當的表面保護措施，第一可以減小混凝土的內外溫差，防止表面裂縫；第二是防止混凝土超冷，避免產生貫穿裂縫；第三是延緩混凝土的冷卻速度，以減小新老混凝土的上下層約束。
        隨著大體積混凝土溫控防裂研究基本理論的建立，溫控防裂設計研究已成為工程施工設計重要的組成部分。早在二十世紀七十年代，本文作者即開始研究混凝土的溫度控制和防裂問題。從研究模型的模擬，到結構應力狀態的分析，又逐步發展到從混凝土澆筑開始，直至其達到準穩定溫度場的全過程溫度徐變應力仿真分析，如今，我們已經具有一整套采用有限單元法進行計算分析的混凝土溫控防裂研究的軟件包。能夠正確地模擬上述諸多影響因素，對施工中遇到的各種復雜情況能全過程仿真模擬。先后承擔了國家“七五”、“八五”、“九五”、科技攻關項目，解決了諸多工程實際問題。
        參考文獻：
        黃淑萍 胡平 楊萍 《水工結構混凝土裂縫的控制與防治》 中國水利水電科學研究院