一、裂缝产生原因

 

大体积混凝土结构裂缝的发生由多种因素引起。除外部荷载作用产生的荷载裂缝和地基变形产生的裂缝外，还有因温度和收缩产生的裂缝。

（一）水泥水化热影响产生的裂缝
水泥水化过程中放出大量热量，主要集中在浇筑后的7天左右。对于大体积混凝土而言，这种现象更加严重。由于混凝土内部和表面的散热条件不同，混凝土中心温度很高，形成内外温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当温度应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土表面即产生裂缝。

（二）混凝土收缩影响产生的裂缝
混凝土在不受外力情况下，在空气中自然硬结时体积收缩。当受到外部约束（支承条件、钢筋等）时，将在混凝土中产生拉应力，导致开裂。


（三）外界气温湿度变化的影响产生的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质，当外界气温湿度发生变化时，混凝土将发生变形。若变形遭到约束，则在结构内产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。大体积混凝土结构在施工期间，外界气温变化对防止裂缝产生起着很大的影响。

（四）其他因素的影响产生的裂缝
混凝土配合比不良会造成塑性沉降裂缝，一般由粗骨料级配不连续、数量不够、砂率及水灰比不当所造成。此外，施工材料质量、施工工艺质量及钢筋锈蚀也会引起混凝土裂缝。

 

 

二、防止产生裂缝措施

大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性和防水性，危害严重，必须加以控制。针对产生裂缝的各项原因，应针对性地采取防治措施，并将措施贯穿于混凝土施工全过程，从组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土温度的措施和养护保温等方面系统施策。

（一）优选混凝土各种原材料
1. 水泥的选择
水泥水化过程中会释放大量热量，大体积混凝土施工中应选用低热或中热的大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等，以降低混凝土温升，提高硬化后的体积稳定性。在飞来峡水利枢纽工程中，水泥主要品种有广州金羊牌425#普通硅酸盐水泥和英德南华425#普通硅酸盐水泥，前期船闸导墙部位使用小部分云浮高坝牌425#普通硅酸盐水泥。现场抽样结果表明，水泥满足《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB 175—92）要求。
2. 骨料的选择
选择粗骨料时应尽量选择吸水性较小、收缩性较低的石料。飞来峡工程选用大岗岭石料场的花岗岩碎石，该石料吸水性小、收缩性低，符合质量要求，生产人工花岗石碎石，采用四级石料。
3. 掺加外加料和外加剂
外掺剂保水性较好，混凝土收缩较小。掺加适量粉煤灰可减少水泥用量，从而达到降低水化热的目的。本工程主要掺用广州黄埔热电厂及虎门热电厂Ⅱ级灰，小部分广州西村热电厂Ⅱ级灰。
掺加适量减水剂可有效增加混凝土流动性，提高水泥水化率，增强混凝土强度，从而降低水化热，同时明显延缓水化热释放速度。本工程减水剂主要采用糖蜜缓凝剂及缓凝高效减水剂FDN1000。
4. 精心设计混凝土配合比
除保证原材料选用质量外，精心设计混凝土配合比也很重要。应合理设计配合比，生产出高强、高韧性、低热和高极限拉伸值的抗裂混凝土。为保证此环节，公司成立了工地试验室，严格执行《飞来峡工程大坝混凝土配合比使用规定》等要求，确保工程施工配合比质量。

（二）施工控制措施

为防止大体积混凝土出现裂缝，常规施工控制措施是控制混凝土入模温度和浇筑速度。但本工程所在地多年平均气温大于30℃达127天，混凝土总方量约100万立方米。坝段基础面积大，其中厂房坝段主机段基础面长75.5m、单机宽21m；溢流坝段基础面长30m、宽17.5m。如不能采取有效温控措施，容易产生贯穿性或大量局部裂缝。
为解决5月至10月浇筑基础约束区大体积混凝土的温控防裂问题，补偿温度应力，简化温控措施，加快工程进度，结合水电二局在青溪工程中应用外掺MgO微膨胀混凝土筑坝技术取得的成功经验，经多方论证，业主和设计同意采用外掺MgO微膨胀混凝土技术作为大体积混凝土的主要温控防裂措施。

（三）裂缝治理措施
在保证原材料质量和采取各种有效施工措施后，混凝土仍可能产生裂缝，需采取合理可靠的裂缝处理措施，保证工程安全稳定运行。发现裂缝后，必须对裂缝部位进行全面彻底的水气清理，准确找到裂缝并确定其严重程度。如需处理，可采用水泥灌浆或化学灌浆方案。先沿缝凿槽及修平顺，接着埋管、封填水泥砂浆或环氧砂浆，待凝查漏后进行化学灌浆，最后切割管头。
具体施工过程如下：
1. 凿槽：辩清裂缝走向后，沿缝隙两边凿出适宜宽度与深度的梯形槽。
2. 埋管封槽：用喷气嘴、喷灯将槽内尘碴吹净、烘干，检查裂缝贯通情况，埋设透明胶管（剪开处朝向裂缝），上部用水泥砂浆或环氧砂浆封槽抹平并养护，胶管引出管头供查漏和灌浆或排气使用，以保证灌浆效果。
3. 待凝查漏：埋管封槽后待凝5～7天，压气检查封槽密封情况，同时检查有无遗漏，确保灌浆质量。检查无漏后在表面涂环氧树脂1～2次。
4. 化学灌浆：化学灌浆宜在低温季节进行，灌浆材料宜采用粘结强度高、有一定亲水性、凝结时间可调配、凝结后胶质稳定性好且有弹性、适合小缝灌注的化学材料。灌浆机械可采用电动泵或手摇泵两种。当检查发现裂缝可灌性较好时，现场配制灌浆材料即可灌注。