在水利工程建設(shè)中，混凝土工程占有重要地位，因混凝土體積較大、施工條件復(fù)雜等諸多原因，裂縫尤為普遍。盡管我們?cè)谑┕ぶ嗅槍?duì)各種情況采取相應(yīng)的工程措施，但裂縫始終不能避免。究其原因，主要是由于施工人員對(duì)混凝土溫度應(yīng)力的變化控制不力造成的。在水利工程大體積混凝土中，溫度應(yīng)力是產(chǎn)生裂縫的主要因素之一，這主要是由于兩方面的原因，首先，在施工過程中，混凝土膠結(jié)材料（水泥）產(chǎn)生的水化熱所產(chǎn)生溫度應(yīng)力而導(dǎo)致溫度裂縫；其次，在工程運(yùn)行過程中，溫度的變化對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)對(duì)建筑物所造成的影響。當(dāng)前，在施工過程中遇到的主要是溫度裂縫，下面對(duì)水工混凝土施工中裂縫的成因和處理措施作如下粗淺的探討。
一、水工混凝土裂縫產(chǎn)生的原因
混凝土產(chǎn)生裂縫有多種原因，所處環(huán)境溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性、結(jié)構(gòu)不合理、原材料不合格、模板變形和基礎(chǔ)不均勻沉降都會(huì)促使混凝土產(chǎn)生裂縫。
1.溫度的影響
水工混凝土在凝固初期內(nèi)膠結(jié)材料（水泥）產(chǎn)生大量水化熱，導(dǎo)致內(nèi)部溫度不斷上升，在混凝土表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力，當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。
2.濕度的影響
許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化，如養(yǎng)護(hù)不當(dāng)、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮變形受到內(nèi)部混凝土體的約束，也往往產(chǎn)生裂縫。
3.混凝土的性能
由于原材料質(zhì)地不均勻、水灰比不穩(wěn)定以及運(yùn)輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊體混凝土中其抗拉強(qiáng)度也是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。
施工中混凝土由最高溫度冷卻到工程運(yùn)行時(shí)期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，有時(shí)溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起的應(yīng)力。因此，掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。
二、溫度應(yīng)力的分析
溫度應(yīng)力根據(jù)其形成過程可分為以下三個(gè)階段：
1、第1階段：自開始澆筑混凝土至水化熱基本結(jié)束，一般約為30天。這個(gè)階段具備兩個(gè)特征：一是水泥揮發(fā)出大量的水化熱，二是混凝土彈性模量的急劇變化，由于彈性模量的變化，這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。
2、第2階段：自水化熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止。在這個(gè)時(shí)期，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝土的彈性模量變化不大。
3、第3階段：混凝土完全冷卻以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相疊加。
三、防止水工混凝土裂縫的措施
為了防止混凝土裂縫，可以從控制混凝土溫度和加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)兩個(gè)方面考慮，采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧?
1、控制混凝土溫度的措施
大體積混凝土溫控措施主要有減少混凝土的發(fā)熱量、降低混凝土的入倉溫度、加速混凝土散熱等。
?。?） 減少混凝土的發(fā)熱量
A：盡量減少每立方米混凝土的水泥用量，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)在混凝土中添加外加劑，改善混凝土的物理性能，有效減少水泥用量；對(duì)大體積混凝土進(jìn)行分區(qū)，對(duì)于不同分區(qū)采用不同標(biāo)號(hào)的混凝土；采用低流態(tài)或無塌落度干硬性貧混凝土；改善骨料級(jí)配，增大骨料粒徑，對(duì)少筋混凝土可設(shè)計(jì)為塊石混凝土。
B：采用低發(fā)熱量的水泥
?。?） 降低混凝土的入倉溫度
A：合理安排澆筑時(shí)間
在施工組織上應(yīng)進(jìn)行合理安排，盡量安排在低溫季節(jié)、低溫時(shí)段澆筑，以降低混凝土入倉溫度，避免出現(xiàn)溫度裂縫。
B：采用加冰或加冰水拌和
C： 對(duì)骨料進(jìn)行預(yù)冷。。
（3） 加速混凝土散熱
A：采用自然散熱冷卻降溫
用薄層澆筑已增加散熱面，并適當(dāng)延長間歇時(shí)間。
高溫季節(jié)，已采用預(yù)冷措施時(shí)，則可采用厚塊澆筑，防止因氣溫過高而熱量倒流，以保持預(yù)冷效果。
B：在混凝土內(nèi)埋水管通水冷卻
主要是在混凝土內(nèi)埋設(shè)蛇形冷卻水管，通循環(huán)冷水進(jìn)行降溫冷卻。
2、加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)
水工混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是混凝土表面與內(nèi)部溫差過大，冬季施工的溫度驟降也容易形成裂縫。因此，混凝土的保溫對(duì)防止混凝土表面早期裂縫非常重要。
從溫度應(yīng)力方面考慮，混凝土保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：
?。?） 防止混凝土內(nèi)外溫差過大，防止其表面裂縫；
（2） 防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土運(yùn)行期的穩(wěn)定溫度。
一、水工混凝土裂縫產(chǎn)生的原因
混凝土產(chǎn)生裂縫有多種原因，所處環(huán)境溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性、結(jié)構(gòu)不合理、原材料不合格、模板變形和基礎(chǔ)不均勻沉降都會(huì)促使混凝土產(chǎn)生裂縫。
1.溫度的影響
水工混凝土在凝固初期內(nèi)膠結(jié)材料（水泥）產(chǎn)生大量水化熱，導(dǎo)致內(nèi)部溫度不斷上升，在混凝土表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力，當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。
2.濕度的影響
許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化，如養(yǎng)護(hù)不當(dāng)、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮變形受到內(nèi)部混凝土體的約束，也往往產(chǎn)生裂縫。
3.混凝土的性能
由于原材料質(zhì)地不均勻、水灰比不穩(wěn)定以及運(yùn)輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊體混凝土中其抗拉強(qiáng)度也是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。
施工中混凝土由最高溫度冷卻到工程運(yùn)行時(shí)期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，有時(shí)溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起的應(yīng)力。因此，掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。
二、溫度應(yīng)力的分析
溫度應(yīng)力根據(jù)其形成過程可分為以下三個(gè)階段：
1、第1階段：自開始澆筑混凝土至水化熱基本結(jié)束，一般約為30天。這個(gè)階段具備兩個(gè)特征：一是水泥揮發(fā)出大量的水化熱，二是混凝土彈性模量的急劇變化，由于彈性模量的變化，這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。
2、第2階段：自水化熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止。在這個(gè)時(shí)期，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝土的彈性模量變化不大。
3、第3階段：混凝土完全冷卻以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相疊加。
三、防止水工混凝土裂縫的措施
為了防止混凝土裂縫，可以從控制混凝土溫度和加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)兩個(gè)方面考慮，采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧?
1、控制混凝土溫度的措施
大體積混凝土溫控措施主要有減少混凝土的發(fā)熱量、降低混凝土的入倉溫度、加速混凝土散熱等。
?。?） 減少混凝土的發(fā)熱量
A：盡量減少每立方米混凝土的水泥用量，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)在混凝土中添加外加劑，改善混凝土的物理性能，有效減少水泥用量；對(duì)大體積混凝土進(jìn)行分區(qū)，對(duì)于不同分區(qū)采用不同標(biāo)號(hào)的混凝土；采用低流態(tài)或無塌落度干硬性貧混凝土；改善骨料級(jí)配，增大骨料粒徑，對(duì)少筋混凝土可設(shè)計(jì)為塊石混凝土。
B：采用低發(fā)熱量的水泥
?。?） 降低混凝土的入倉溫度
A：合理安排澆筑時(shí)間
在施工組織上應(yīng)進(jìn)行合理安排，盡量安排在低溫季節(jié)、低溫時(shí)段澆筑，以降低混凝土入倉溫度，避免出現(xiàn)溫度裂縫。
B：采用加冰或加冰水拌和
C： 對(duì)骨料進(jìn)行預(yù)冷。。
（3） 加速混凝土散熱
A：采用自然散熱冷卻降溫
用薄層澆筑已增加散熱面，并適當(dāng)延長間歇時(shí)間。
高溫季節(jié)，已采用預(yù)冷措施時(shí)，則可采用厚塊澆筑，防止因氣溫過高而熱量倒流，以保持預(yù)冷效果。
B：在混凝土內(nèi)埋水管通水冷卻
主要是在混凝土內(nèi)埋設(shè)蛇形冷卻水管，通循環(huán)冷水進(jìn)行降溫冷卻。
2、加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)
水工混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是混凝土表面與內(nèi)部溫差過大，冬季施工的溫度驟降也容易形成裂縫。因此，混凝土的保溫對(duì)防止混凝土表面早期裂縫非常重要。
從溫度應(yīng)力方面考慮，混凝土保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：
?。?） 防止混凝土內(nèi)外溫差過大，防止其表面裂縫；
（2） 防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土運(yùn)行期的穩(wěn)定溫度。
