引言

混凝土外观质量的好坏直接反映了其组成材料的品质、施工工艺水平的高低、施工环境的影响、混凝土结构设计思想等。因此，水工混凝土单元质量评定把混凝土外观检查内容列入评定标准中，可见其重要性。裂缝是水工混凝土外观质量检查与评定标准的重要内容之一，分为表面裂缝、深层及贯穿裂缝两个方面。本文探讨了水工混凝土裂缝的成因及防治措施。

1 几种常见裂缝的破坏特征

图1几种常见裂缝的破坏特征

（a）钢筋腐蚀裂缝（b）塑性收缩裂缝（c）硫酸盐腐蚀裂缝（d）碱骨料反应裂缝

2 水工混凝土裂缝的成因分析

水工混凝土裂缝的成因非常复杂，影响因素众多，从内因上讲，有原材料的质量不合格、混凝土的配合比及其均匀性欠佳、水化热温升、自身体积变形及其热学、力学性能达不到抗裂能力的要求；有结构设计不合理，造成过大的应力集中；分缝分块不恰当，难以承受外界条件和荷载的影响等。从外因上讲，有温、湿度等环境变化；有基础、老混凝土的约束；有基础不均匀沉陷和外荷超载等。当然裂缝的产生往往是以某种因素为主、在多种不利因素综合作用下的结果。下面将针对主要方面进行分析。

2.1温度变化

水工混凝土温度裂缝的主要原因如下：

(1)水泥水化热的影响。水泥在水化过程中产生大量热量，这是水工混凝土内部热量的主要来源。混凝土结构内部截面和体积庞大，加上混凝土导热性能差，水化产生的热量聚集在混凝土结构内部不易散发，使得内部温度很高，而混凝土表面热量散失快，因而在混凝土内部与外部形成一个温度梯度。由于混凝土结构内外温度不一导致膨胀变形不一，在混凝土结构内部产生压应力、结构外部产生拉应力，当内外温差过大，超过20~25℃时，表层混凝土产生的拉应力超过混凝土极限抗拉强度。

(2)外界气温变化。当昼夜温差较大或者气温聚降时也可导致混凝土结构内外形成较大温度梯度，导致混凝土裂缝产生。

(3)基础约束。由于混凝土大坝基础大多为弹性模量较大的坚硬岩石，底板受到来自基础较大的外部约束。新浇底板混凝土水化升温产生体积膨胀变形，由于受到基础的约束产生压力，这时由于早期混凝土弹性模量小，徐变度大，还处于塑性阶段，压应力很快被松驰掉。混凝土水化作用减弱后，温度下降，由于基础对混凝土降温引起的收缩的约束，混凝土内部出现较大的拉应力，当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，底板便会出现裂缝。

2.2干燥收缩

混凝土的干缩湿胀是由于混凝土中水分变化而引起的。当混凝土长期在水中硬化时，会产生微小膨胀；当混凝土在空气中硬化时，由于水分蒸发，水泥石中的凝胶体逐渐收缩，从而使混凝土产生干缩。这个过程是由表及里逐步发展起来的，因而湿度变化是不均匀的，收缩应力也是不同的，当表面拉应力超过一定值时，引起表面开裂。

2.3钢筋锈蚀和碱骨料反应

钢筋锈蚀和碱骨料反应裂缝都是混凝土发生胀裂的结果，但使混凝土中产生胀拉应力的原因不同。

钢筋的生锈过程实际上是电化学反应过程，其生成物氢氧化铁的体积大于原钢筋的体积，一般铁锈的体积会增大2～4倍。这种效应在钢筋周围的混凝土中产生胀拉应力，如果混凝土的保护层比较薄，不足以抵抗这种拉应力时，就会沿着钢筋形成一条顺筋裂缝。顺筋裂缝的发生，又进一步促进钢筋锈蚀加剧，形成恶性循环，最后导致混凝土保护层剥落，甚至钢筋锈断，危害极大。

碱骨料化学反应是指混凝土空隙中的碱性溶液与活性骨料化学反应生成碱——硅酸凝胶，该物质溶水后产生膨胀，使混凝土胀裂。碱骨料反应裂缝形貌及分布与钢筋约束有关，当约束力很小时，常出现地图状裂缝；当约束力强时，则出现顺筋裂缝。

2.4 构件超载及基础不均匀沉降

构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝，构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并从下往上延伸。此外，基础不均匀沉降使结构变形也会引起裂缝。

2.5混凝土冻融破坏

在水饱和或潮湿状态下，由于温度正负变化，混凝土内部孔隙水结冻膨胀，融解松弛，产生疲劳应力，造成混凝土开裂，在反复冻融循环作用下，混凝土中的裂缝相互贯通，使混凝土产生由表及里逐渐剥蚀的破坏现象。

水工混凝土冻融破坏通常发生在水位变化区内，裂缝较长，起皮剥落，随着冻融次数增加，剥落深度增加。通常破坏过程如下：起初，混凝土表面的水泥微晶体脱落，留下砂粒，呈麻面状态；继之是砂粒脱落，露出粗骨料，混凝土表面呈蜂窝状态；第三步是粗骨料脱落，混凝土表面呈狗洞状态；第四步钢筋锈蚀折断于边墙、顶板和底板漏水，隔墙穿透，直至建筑物崩塌破坏。

3 水工混凝土裂缝的防治措施

针对上述水工混凝土裂缝的主要原因分析，拟采取以下防治措施：

（1）为控制混凝土的温度裂缝，施工中采取的温控措施主要有：选用特种或低热42．5普通硅酸盐水泥；掺入粉煤灰、高效减水剂和缓凝剂，减少单位水泥用量以达到减少水化热的目的；预冷骨料；采用低温水拌和混凝土；高温季节混凝土浇筑仓面搭设遮阳棚并进行喷雾降温，尽可能避免在中午高温时段浇筑混凝土；对于大体积水工混凝土采用合理的分缝、分块浇筑措施、加强养护等。

（2）影响混凝土干缩率的主要因素是用水量，施工中应尽量减少单位用水量，降低水灰比，采用较大粒径的骨料及较好的级配，减少于缩裂缝的产生。加强养护，使水泥充分水化，水泥石中晶体增多，胶体减少，可使干缩减小，且延长养护期，使混凝土的强度增大。在防裂要求较高的工程中，可以采用养护剂，主要目的是减少水分的蒸发，以保证混凝土的正常水化。它是在混凝土表面喷洒养护剂形成薄膜，以防止水分蒸发，在混凝土表面失去水的光泽后立即喷涂。除此之外，合理地设置伸缩缝；改善水泥性能，水泥用量不宜过高；配筋率不宜过高，设置构造钢筋使收缩裂缝分布均匀，避免发生集中的大裂缝。

（3）由于钢筋锈蚀是氧化反应，氧化是产生锈蚀的必要条件，因此采取提高混凝土的密实度和抗渗性，适当加大保护层的厚度，在混凝土表面喷涂或涂刷聚合水泥砂浆、沥青、环氧树脂等防腐层；采用耐腐蚀钢筋，合理选用混凝土原材料，避免使用碱骨等措施，均能收到明显效果。

碱骨料化学反应对结构的耐久性影响很大，为控制碱骨料的化学反应应选择优质骨料和低含碱量的水泥以及中性拌和水，并应提高混凝土的密实度和采用较低的水灰比。

（4）基础不均匀沉降解决方法有减轻结构自重、控制施工程序、改善结构形式等。单纯提高结构刚度来抵抗不均匀沉降，其结果是结构自重增大，柔韧性变小，适应不均匀沉降能力随之变弱。在工程实践中，对持不均匀沉降应采取“抗”(以整体刚性抵抗变形)、“放”(分缝和增强柔韧性来适应变形)兼施，以“抗”为主的方针。

（5）低温季节施工，要注意抵御寒潮袭击，表面覆盖塑料薄膜与麻袋作为保温材料，其中塑料薄膜除了保温作用外，对混凝土还具有明显的保湿效果，只要覆盖时幅间搭接严密，薄膜与混凝土表面可以长时间的保持湿润状态，这对混凝土的养护极为有利。

参考文献：

【1】王敬新.大体积水工混凝土裂缝的温控措施.安徽水利水电职业技术学院学报，2008（6）

【2】张焕敏，涂兴怀.水工混凝土裂缝的成因及控制.混凝土，2005（10）