混凝土裂縫是水工混凝土中常見的缺陷之一。近兩年來,隨著我國南水北調中線工程開工,現澆薄壁混凝土在渠道襯砌中已得到了廣泛應用,這種結構能有效地防止滲漏、減少渠道糙率且方便維修。。但如果裂縫過多, 會降低混凝土的質量, 影響渠道使用壽命, 甚至渠道會遭到破壞, 達不到防滲的效果。為此我集團公司成立“渠道預防專題小組”, 探討渠道混凝土襯砌裂縫問題及制定、實施一系列襯砌裂縫預防措施。下面結合近年來的實際工作經驗分析渠道薄壁混凝土裂縫成因機制。

　　渠道現澆混凝土設計結構一般指8cm～20cm 混凝土結構, 下部主要有砂礫石墊層、聚苯乙烯板、復合土工膜( 兩布一膜) 、瀝青防滲膜、保溫板、漿砌石結構( 一般為原有結構)等, 有些渠道還需要在原砌石或石質開挖邊坡上預打錨桿和掛鋼筋網片后再澆筑混凝土。南水北調中線主干渠I 期工程段主渠渠道襯砌設計為現澆混凝土板, 混凝土厚度: 渠底厚度8cm, 渠道邊坡厚度10cm。斷面結構層次為5cm 厚粗砂墊層、聚苯乙烯板、復合土工膜、現澆混凝土板( 從下至上) 。渠道薄壁混凝土裂縫就形式而言主要有橫向裂縫、縱向裂縫、水平裂縫、垂直裂縫、斜向裂縫、龜裂、放射狀裂縫等, 就裂縫的深度而言又可分為表面裂縫、深進裂縫、貫穿裂縫等。

　　裂縫的表現及成因分析。首先是塑性收縮裂縫。一般在混凝土澆筑后4～5 小時左右出現在混凝土表面, 形狀規則,長短不一, 互不連貫, 裂縫較淺, 且外界氣溫高、風速大、氣候干燥時易出現。成因: (1)混凝土澆筑后未能及時覆蓋保濕, 混凝土受風吹日曬, 導致其表面游離水分蒸發過快, 表層混凝土迅速收縮, 而表層混凝土不能緩減這種趨勢, 產生混凝土收縮應力, 致使早期混凝土的強度不能抵抗這種應力而裂縫。(2)墊層或模板過于干燥, 吸水率大。( 3) 水灰比過大。(4)水泥用量過多, 粉砂使用過量。(5)渠道邊坡澆筑襯砌混凝土,在重力作用下, 混凝土下滑。其次是沉陷裂縫。常見于渠底。表現為: 一般與地面垂直或呈現30°～45°角, 較大的貫穿性沉降裂縫, 往往上下或左右有一定的錯距。其原因是: 渠底混凝土下面的地基或墊層壓實不均勻或局部有松軟土基, 未經夯實和地基加固處理。第三, 凝縮裂縫。表現為混凝土表面呈碎小的六角形花紋裂縫, 裂縫較淺, 常在初凝期出現。原因: 混凝土表面過度抹平壓光, 使水泥和細骨料浮到表面, 形成砂漿層, 造成表面凝縮裂縫。表層灰漿過多, 也會出現這種情況。第四, 干燥收縮裂縫。表現為表面性的, 縱橫交錯, 沒有規律, 分布不均, 但對渠道襯砌混凝土而言, 表現為多沿短邊方向分布。原因: 混凝土成型后養護不當, 環境溫度過高, 風吹日曬, 水分散失, 體積收縮, 出現拉應力, 引起混凝土開裂。第五, 溫度裂縫。表現為裂縫走向無一定規律, 但一般薄板類的構件和長度較大的構件, 裂縫多平行于短邊, 深進和貫穿的溫度裂縫一般與短邊平行或接近平行, 裂縫沿長度方向分段出現, 裂縫寬度不一, 表面裂縫出現在施工期間, 進深裂縫或貫穿裂縫一般出現在澆筑后2～3 個月。成因: 澆筑完的混凝土表面溫度與內部溫度溫差過大或振搗不密實, 彈性模量過低。第六, 凍脹裂縫。表現為澆筑完成的混凝土在使用中, 經過幾個凍融循環, 混凝土出現裂縫。成因: 一是混凝土配合比不符合要求, 外加劑摻量達不到要求, 抗凍性差, 或水灰比大。二是混凝土下部防凍脹墊層達不到要求, 存水量過大, 因凍脹而造成混凝土破壞。三是混凝土在澆注時澆筑完成后未及時采取保溫措施, 造成裂縫。

　　通過以上混凝土裂縫產生機理分析, 可見造成裂縫的原因是多方面的, 針對這些分析, 預防渠道襯砌混凝土裂縫我們從下面幾個方面入手: 在設計方面, 應科學地對薄壁混凝土的坡度、厚度、強度及分縫進行充分考慮, 選擇適當的混凝土厚度、強度和分縫。斜坡混凝土坡度一般不陡于1∶2, 厚度不小于8 厘米, 分縫一般不大于3.0 米, 且長寬比小于2∶1。而本工程設計能滿足該要求。

　　施工中采取的措施: (1) 配制混凝土時, 嚴格控制水灰比和水泥用量, 按要求摻加外加劑。選擇級配良好的碎石, 減小孔隙率和砂率, 同時, 混凝土振搗密實, 提高彈性模量和抗拉強度。(2)混凝土在澆筑前, 對基層及模板進行濕潤, 避免吸收混凝土中的水分。對容易吸水的基層, 噴一層乳化瀝青膜。(3)混凝土澆筑完成后, 對裸露的混凝土表面及時用潮濕的材料進行覆蓋, 認真養護, 防止強風吹襲和烈日曝曬。在氣溫高、濕度低、風速大的天氣澆注混凝土, 及時噴霧或噴水進行養護。在炎熱的夏季, 澆注完混凝土后進行抹壓一至兩遍( 但不要過多抹壓) , 并及時噴涂一層養護劑, 并用塑膜覆蓋, 保濕保潮。(4)加強混凝土施工質量控制, 嚴格控制水灰比、砂率和塌落度; 提高粗骨料含量, 以降低干縮率, 控制砂石料的含泥量, 盡量不使用粉砂, 振搗密實。(5)在配合比設計中摻加粉煤灰和減水劑、抗凍劑, 以降低水灰比, 降低水泥用量, 提高抗凍、防滲和抗裂強度。(6) 壓實混凝土基層或墊層。將防滲膜焊牢鋪平, 不得出現皺褶, 保持上部混凝土的厚度均勻。(7)及時按設計要求進行分縫。切縫一定要滿足設計深度要求。(8)做好混凝土下部排水設施, 及時排除板下積水, 防止張裂破壞。我項目已完成主渠AY17+680～AY18+010 渠道330 米混凝土襯砌施工, 渠道表面沒有出現裂縫, 為此業主給予了高度評價。目前, 渠道襯砌施工工藝已進入規范化、熟練化階段。