水利工程中混凝土裂缝原因及防范措施
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泥配制 的混凝 土 ，在抗 压强度达到设计强 度的 ［ 公 路 桥 涵 施 工 技 术 规 范 Ｊ Ｊ４ ２ ］ Ｔ Ｏ １— ０ ０， ０ ０ １ ． 达到 ５ 前 ， ∞ 不得受冻 ， 按施工规范要求认 真制 ２ ０ ２ ０ ．０ 作 混凝上试块 ， 并加强对试块的管理和养 护Fra Baidu bibliotek 『 普通混凝土用砂 、石质量及检验方法标准 ３ ］
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Ｃ ｉａ Ｎ ｗ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉｓａ ｄＰ ｏ ｕ ｔ ｈ ｎ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃｓ
工 程 技 术
水利工程 中混凝 土裂缝 原 因及 防范措施
陈 泽 民
（ 南 省 楚雄 市 水利 局 ， 南 楚 雄 ６ ５ ０ ） 云 云 ７０ ０ 摘 要： 混凝土 中产生裂缝 有 多种原 因， 是 由于温度和湿度 的变化， 主要 原材料不合 格’ 变形基础 不均 匀沉降 养护 不充分等。 模板 结合 多年水 利工程 施 工的经 验 ， 文主要 针 对混 凝 土裂缝 产 生 的原 因及其 控 制措 施做 出分析 ， 参 考 。 本 仅供
关键 词 ： 凝 土 ； 度 ； 制 ； 施 混 温 控 措
１混凝土裂缝产生的原因
混凝 土硬化期 间水泥 施放 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 凝土 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 。
来补充 。 减 水防裂剂 可 以改善水泥浆 的稠 度， 少 减 混凝 土泌水减 少沉缩变形。 掺加外加 剂可 以使 混凝土密实性好 ， 以 可
量对防止裂缝是十分重要的应特别注意避免产 有效 地提高混凝土 的抗碳化性减 少碳化收缩 。 生贯穿裂缝， 出现后要恢复其结构的整体性是十 掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当， 在 分 困难 的， 因此施工 中应 以预防贯穿性裂缝 的发 有效防止水泥迅速水化放热基础上避 免因水泥 生 为主。 长期不凝而带来的塑性收缩增加。 在混凝土 的施工 中， 了提 高模 板的周 转 为 掺外加剂混 凝土和易性 良好 ， 表面易摸平， 率＇ 往往要求新浇筑 的混凝土尽早拆模 。当混凝 形成 微膜减 少水分蒸发减 少干燥 收缩 。 许多外
土温度高于气温时应适当考虑拆模 时间， 以免引 加 剂都有缓凝 、 增加和易性 、 改善塑性 的功能 。 起混 凝土表 面的早期裂缝。新浇 筑早期拆模 ， 在 ４混凝土 的早 期养 护 表 面引起很 大的拉应力 ， “ 冲击” 出现 温度 现象 。 实践证 明， 土常见 的裂缝 ， 混凝 大多数是不 在混 凝土 浇筑初 期＇ 由于水 化热 的散发 ， 引 同深度的表面裂缝其 主要原因是温度骤变造成 表面 起 相 当大 的拉应力， 此时表 面温度亦 较气温 为 的。因此说混凝 土的保温对 防止表 面早期 裂缝
参 考 文 献
Ｊ Ｊ ２－Ｏ ６ ２ ０ － Ｇ ５ ． ｏ ．０ ７ ． ２ ２
【混 凝土全过程 质量 管理手册 ． ： 民交通 １ 】 北京 人
出版 社 ．
中国新技术新产品
一 ２— １９
高， 此时拆除模板表 面温度骤降， 必然引起温度 尤其重要。从温度应力观点出发＇ 保温应达到下 梯 度， 在表 面附加一拉 应力 ， 从而 与水化 热应力 述 要求 ： 防止混 凝土内外温度差及混凝土表 面梯 叠 加， 上ｆ凝 土干缩， 面的拉 应力 达到很 度 ， 再加 昆 表 防止表 面裂 缝。防止混凝土超 冷应 该尽量设 大的数值， 就有导致裂缝的危险， 但是如果拆除 法使 混凝土 的施 工期最低温度 不低 于混凝 土使 模板后及 时在表面覆盖一 轻型保温材料 口 泡沫 用期 的稳 定温度 。防止老混凝土过冷， 以减少新 海棉 等， 对于 防止混凝土表 面产生过 大的拉 应 老混 凝土间 的约束 。 力 具 有显著 的效果 。 混凝土 的早期养 护， 主要 目的在于保持适 加筋对 大 体积 混凝 土 的温度 应 力影 响很 宜 的温 湿条件 ， 到两个 方面 的效果， 面 以达 一方 小， 因为大体积混凝土的含筋率极低， 只是对一 使 混凝土 免受不 利温 、 变形 的侵袭 舫 止有 湿度 般钢 筋混凝土有影 响。在 温度 不太高及应力 低 害的冷缩和干缩 方面使水泥水化作用顺利进 于屈 服极限 的条件 下， 的各项 性能是稳定 的， 行 ， 钢 以期达 到设 计的强度和抗裂能力。适宜的温 而与应力 状态 、 时间及温度无 关。 钢的线胀系数 湿度条件是相互关联的混凝土的保温措施常常 与混凝土线胀系数相差很小， 在温度变化 时两者 也有保湿的效果。从理论上分析新浇混凝土中 问只 发生很小 的内应力 。由于钢的 弹性模 量为 所含 水 分完 全 可 以满 足水 泥水 化的 要求而 有 混凝土弹性模量 的 ７ ～５ 当内混凝土 应力 余 。但 由于蒸 发等 原因常引起水 分损失 从 而推 倍 １ 倍， 达到抗拉 强度而开 裂时， 钢筋的应力 将不超 过 迟或防碍水泥 的水 化表 面混ｇ －最容易而且直 Ｌｋ ２ ０￣ ｒ。因此， ０ｋ＇ｔ ｅｌ 在混凝土中想 要利 用钢筋来 防 接受到这种 不利影ｎ 。因此混凝土浇筑后的最 向 止细小裂缝 的出现是很 困难 的。但加筋后 结构 初几天是养 护的关 键时期， 工中应切实加 以 在施 内的裂缝一 般就变得数 目 、 多 间距小 、 与深 重视 。 宽度 度 较小了 。而且如果钢筋的直径细而间距密时 ， 参考文献 对 提高混凝 土抗 裂性的效果较好 。混凝土 和钢 【 毛登睿 ． １ ］ 水工混凝土裂缝的修补 处理 方法与 实 筋 混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝 ， 践 ． 凝 土 ，０ ６０ － ７ 混 ２０－ ７２． 其 中大多数 属于干缩裂缝。虽然这种裂缝 一般
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 和混 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 设冷却水管通 人冷水降温 。规定合理 的拆 模时 问， 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 应采取保温 措施 。 ３ ． ２改善约束条件的措施 合理地分缝分 块。 避免基础过大起伏。 合理 地安排施工工序 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 养护肪 止表面 １缩， 是保证 混凝 土的 质 二 特别
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。如养 护不周 ， 时干时湿交 面干缩形 变受 到 内部 混凝 土的约束．往 往会导致裂缝。混 凝土是一种脆 也 性 材料， 抗拉强 度是抗压强 度 的 １ ０ ／ 左右 ， １ 短期 加 荷时 的极 限拉伸变形 只有 ０ ｘ０￣． １４￣ ． １４１ｘ０，： ６ Ｏ ４ ， 期 加 荷时 的极 限拉 伸变形 也 只有 １ ｘ ～ ． ． ｌ ２× ２ ０ １４由于原材料不均匀水 灰 比不稳定， Ｏ ｏ 及运输和 浇筑翅： 中的离析现象 在同— 混凝土中其抗 程 缺 拉强度又是不均匀的， 存在着许多抗拉能力很 低易 于出现裂缝的薄弱部位。 在钢筋混凝土中， 拉应力主要是由钢筋承担 混 凝土只是承受压应 力 。在素混凝土 内或钢筋 混凝 土的边缘部位 如 果结构 内出现 了拉应力 则 须依靠混凝土 自身承 担 。一般 没计 中均要求不 出现 拉应力或者 只出 现很小 的拉应力 。但是在施工 中混凝土 由最 高 温度￣－ 到运转 时期的稳定温度 往 往在混凝土 ｔ ４ Ｊ 内部引起相 当大 的拉应力 。有 时温度 应力可超 过其它外荷载所引起的应力， 因此掌握温度应力 的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极 为重要。 ２温度应力的分析 根据温度应力 的形 成过程可 以分为 以下 ３ 个 阶段： ２ 早期 。 浇筑混凝土开始至水泥放热基 ． １ 自 本结束广般约 ３ｄ ０ 。这个阶段的两个特征， 一是 水泥放出大量的水化热 二 是混凝土弹性模量 的 急剧变化。 由于弹性模量 的变化， 这一时期在混 凝土 内形成残余应力。 ２ 中期 。 水泥放热作用基本结束时起至 ２ 自 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 此 期间混凝土的弹性模量变化不大 。 ２ 晚期 。混凝 土完全冷却 以后 的运转 时 ３ 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 的残余应力相叠加。 ３温度 的控制和防止裂缝的措施 为 了防止 裂缝， 轻温度应力 可以从控 制 减 温度和改善约束条件两个方面着手。 ３ ． １控制温度 的措施 采取改善骨料级配， 采用干硬性混凝 土， 掺 泥经试验合 格才 用 ； 、 砂 石子粒 径 、 、 量 级配 含泥 等应符合要求 ， 严格控 制混凝 土配合 比， 计 保证 量准确， 混凝土应按Ｊ序拌制， 颐 保证搅拌时间和 拌匀 ； 防止混凝 土早期受冻 ， 冬期施工 用硅酸 盐 水泥或普通水泥配 制的混凝土 ，在抗压强度 达 到设计强 度的达到 ４ｏ及 ５ ｐ 前 ，用矿渣 水 ００ Ｍ ａ ／
都较浅饵 它对结构的强度和耐久性仍有一定的
影响 。
为保证 混凝 土工程 质量， 止开裂 ， 高混 防 提 凝 土的耐久性＇ 正确使用外加剂也是减少开裂的 措施 之一 例 如使用减水防裂剂等。其主要作 用 为： 水灰 比是影 响混凝 土收缩的重要 因索艘 用
减水防裂剂可使混凝土用水量减少。 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 下可减 少水泥用量萁 体 积用增加 骨料用量
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工 程 技 术
水利工程 中混凝 土裂缝 原 因及 防范措施
陈 泽 民
（ 南 省 楚雄 市 水利 局 ， 南 楚 雄 ６ ５ ０ ） 云 云 ７０ ０ 摘 要： 混凝土 中产生裂缝 有 多种原 因， 是 由于温度和湿度 的变化， 主要 原材料不合 格’ 变形基础 不均 匀沉降 养护 不充分等。 模板 结合 多年水 利工程 施 工的经 验 ， 文主要 针 对混 凝 土裂缝 产 生 的原 因及其 控 制措 施做 出分析 ， 参 考 。 本 仅供
关键 词 ： 凝 土 ； 度 ； 制 ； 施 混 温 控 措
１混凝土裂缝产生的原因
混凝 土硬化期 间水泥 施放 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 凝土 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 。
来补充 。 减 水防裂剂 可 以改善水泥浆 的稠 度， 少 减 混凝 土泌水减 少沉缩变形。 掺加外加 剂可 以使 混凝土密实性好 ， 以 可
量对防止裂缝是十分重要的应特别注意避免产 有效 地提高混凝土 的抗碳化性减 少碳化收缩 。 生贯穿裂缝， 出现后要恢复其结构的整体性是十 掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当， 在 分 困难 的， 因此施工 中应 以预防贯穿性裂缝 的发 有效防止水泥迅速水化放热基础上避 免因水泥 生 为主。 长期不凝而带来的塑性收缩增加。 在混凝土 的施工 中， 了提 高模 板的周 转 为 掺外加剂混 凝土和易性 良好 ， 表面易摸平， 率＇ 往往要求新浇筑 的混凝土尽早拆模 。当混凝 形成 微膜减 少水分蒸发减 少干燥 收缩 。 许多外
土温度高于气温时应适当考虑拆模 时间， 以免引 加 剂都有缓凝 、 增加和易性 、 改善塑性 的功能 。 起混 凝土表 面的早期裂缝。新浇 筑早期拆模 ， 在 ４混凝土 的早 期养 护 表 面引起很 大的拉应力 ， “ 冲击” 出现 温度 现象 。 实践证 明， 土常见 的裂缝 ， 混凝 大多数是不 在混 凝土 浇筑初 期＇ 由于水 化热 的散发 ， 引 同深度的表面裂缝其 主要原因是温度骤变造成 表面 起 相 当大 的拉应力， 此时表 面温度亦 较气温 为 的。因此说混凝 土的保温对 防止表 面早期 裂缝
参 考 文 献
Ｊ Ｊ ２－Ｏ ６ ２ ０ － Ｇ ５ ． ｏ ．０ ７ ． ２ ２
【混 凝土全过程 质量 管理手册 ． ： 民交通 １ 】 北京 人
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中国新技术新产品
一 ２— １９
高， 此时拆除模板表 面温度骤降， 必然引起温度 尤其重要。从温度应力观点出发＇ 保温应达到下 梯 度， 在表 面附加一拉 应力 ， 从而 与水化 热应力 述 要求 ： 防止混 凝土内外温度差及混凝土表 面梯 叠 加， 上ｆ凝 土干缩， 面的拉 应力 达到很 度 ， 再加 昆 表 防止表 面裂 缝。防止混凝土超 冷应 该尽量设 大的数值， 就有导致裂缝的危险， 但是如果拆除 法使 混凝土 的施 工期最低温度 不低 于混凝 土使 模板后及 时在表面覆盖一 轻型保温材料 口 泡沫 用期 的稳 定温度 。防止老混凝土过冷， 以减少新 海棉 等， 对于 防止混凝土表 面产生过 大的拉 应 老混 凝土间 的约束 。 力 具 有显著 的效果 。 混凝土 的早期养 护， 主要 目的在于保持适 加筋对 大 体积 混凝 土 的温度 应 力影 响很 宜 的温 湿条件 ， 到两个 方面 的效果， 面 以达 一方 小， 因为大体积混凝土的含筋率极低， 只是对一 使 混凝土 免受不 利温 、 变形 的侵袭 舫 止有 湿度 般钢 筋混凝土有影 响。在 温度 不太高及应力 低 害的冷缩和干缩 方面使水泥水化作用顺利进 于屈 服极限 的条件 下， 的各项 性能是稳定 的， 行 ， 钢 以期达 到设 计的强度和抗裂能力。适宜的温 而与应力 状态 、 时间及温度无 关。 钢的线胀系数 湿度条件是相互关联的混凝土的保温措施常常 与混凝土线胀系数相差很小， 在温度变化 时两者 也有保湿的效果。从理论上分析新浇混凝土中 问只 发生很小 的内应力 。由于钢的 弹性模 量为 所含 水 分完 全 可 以满 足水 泥水 化的 要求而 有 混凝土弹性模量 的 ７ ～５ 当内混凝土 应力 余 。但 由于蒸 发等 原因常引起水 分损失 从 而推 倍 １ 倍， 达到抗拉 强度而开 裂时， 钢筋的应力 将不超 过 迟或防碍水泥 的水 化表 面混ｇ －最容易而且直 Ｌｋ ２ ０￣ ｒ。因此， ０ｋ＇ｔ ｅｌ 在混凝土中想 要利 用钢筋来 防 接受到这种 不利影ｎ 。因此混凝土浇筑后的最 向 止细小裂缝 的出现是很 困难 的。但加筋后 结构 初几天是养 护的关 键时期， 工中应切实加 以 在施 内的裂缝一 般就变得数 目 、 多 间距小 、 与深 重视 。 宽度 度 较小了 。而且如果钢筋的直径细而间距密时 ， 参考文献 对 提高混凝 土抗 裂性的效果较好 。混凝土 和钢 【 毛登睿 ． １ ］ 水工混凝土裂缝的修补 处理 方法与 实 筋 混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝 ， 践 ． 凝 土 ，０ ６０ － ７ 混 ２０－ ７２． 其 中大多数 属于干缩裂缝。虽然这种裂缝 一般
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 和混 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 设冷却水管通 人冷水降温 。规定合理 的拆 模时 问， 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 应采取保温 措施 。 ３ ． ２改善约束条件的措施 合理地分缝分 块。 避免基础过大起伏。 合理 地安排施工工序 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 养护肪 止表面 １缩， 是保证 混凝 土的 质 二 特别
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。如养 护不周 ， 时干时湿交 面干缩形 变受 到 内部 混凝 土的约束．往 往会导致裂缝。混 凝土是一种脆 也 性 材料， 抗拉强 度是抗压强 度 的 １ ０ ／ 左右 ， １ 短期 加 荷时 的极 限拉伸变形 只有 ０ ｘ０￣． １４￣ ． １４１ｘ０，： ６ Ｏ ４ ， 期 加 荷时 的极 限拉 伸变形 也 只有 １ ｘ ～ ． ． ｌ ２× ２ ０ １４由于原材料不均匀水 灰 比不稳定， Ｏ ｏ 及运输和 浇筑翅： 中的离析现象 在同— 混凝土中其抗 程 缺 拉强度又是不均匀的， 存在着许多抗拉能力很 低易 于出现裂缝的薄弱部位。 在钢筋混凝土中， 拉应力主要是由钢筋承担 混 凝土只是承受压应 力 。在素混凝土 内或钢筋 混凝 土的边缘部位 如 果结构 内出现 了拉应力 则 须依靠混凝土 自身承 担 。一般 没计 中均要求不 出现 拉应力或者 只出 现很小 的拉应力 。但是在施工 中混凝土 由最 高 温度￣－ 到运转 时期的稳定温度 往 往在混凝土 ｔ ４ Ｊ 内部引起相 当大 的拉应力 。有 时温度 应力可超 过其它外荷载所引起的应力， 因此掌握温度应力 的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极 为重要。 ２温度应力的分析 根据温度应力 的形 成过程可 以分为 以下 ３ 个 阶段： ２ 早期 。 浇筑混凝土开始至水泥放热基 ． １ 自 本结束广般约 ３ｄ ０ 。这个阶段的两个特征， 一是 水泥放出大量的水化热 二 是混凝土弹性模量 的 急剧变化。 由于弹性模量 的变化， 这一时期在混 凝土 内形成残余应力。 ２ 中期 。 水泥放热作用基本结束时起至 ２ 自 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 此 期间混凝土的弹性模量变化不大 。 ２ 晚期 。混凝 土完全冷却 以后 的运转 时 ３ 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 的残余应力相叠加。 ３温度 的控制和防止裂缝的措施 为 了防止 裂缝， 轻温度应力 可以从控 制 减 温度和改善约束条件两个方面着手。 ３ ． １控制温度 的措施 采取改善骨料级配， 采用干硬性混凝 土， 掺 泥经试验合 格才 用 ； 、 砂 石子粒 径 、 、 量 级配 含泥 等应符合要求 ， 严格控 制混凝 土配合 比， 计 保证 量准确， 混凝土应按Ｊ序拌制， 颐 保证搅拌时间和 拌匀 ； 防止混凝 土早期受冻 ， 冬期施工 用硅酸 盐 水泥或普通水泥配 制的混凝土 ，在抗压强度 达 到设计强 度的达到 ４ｏ及 ５ ｐ 前 ，用矿渣 水 ００ Ｍ ａ ／
都较浅饵 它对结构的强度和耐久性仍有一定的
影响 。
为保证 混凝 土工程 质量， 止开裂 ， 高混 防 提 凝 土的耐久性＇ 正确使用外加剂也是减少开裂的 措施 之一 例 如使用减水防裂剂等。其主要作 用 为： 水灰 比是影 响混凝 土收缩的重要 因索艘 用
减水防裂剂可使混凝土用水量减少。 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 下可减 少水泥用量萁 体 积用增加 骨料用量