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(diào)中線工程開工,現(xiàn)澆薄壁混凝土在渠道襯砌中已得到了廣泛應(yīng)用,這種結(jié)構(gòu)能有效地防止?jié)B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(zhì)量, 影響渠道使用壽命, 甚至渠道會遭到破壞, 達(dá)不到防滲的效果。為此我集團(tuán)公司成立“渠道預(yù)防專題小組”, 探討渠道混凝土襯砌裂縫問題及制定、實(shí)施一系列襯砌裂縫預(yù)防措施。下面結(jié)合近年來的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)分析渠道薄壁混凝土裂縫成因機(jī)制。

　　渠道現(xiàn)澆混凝土設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)一般指8cm～20cm 混凝土結(jié)構(gòu), 下部主要有砂礫石墊層、聚苯乙烯板、復(fù)合土工膜( 兩布一膜) 、瀝青防滲膜、保溫板、漿砌石結(jié)構(gòu)( 一般為原有結(jié)構(gòu))等, 有些渠道還需要在原砌石或石質(zhì)開挖邊坡上預(yù)打錨桿和掛鋼筋網(wǎng)片后再澆筑混凝土。南水北調(diào)中線主干渠I 期工程段主渠渠道襯砌設(shè)計(jì)為現(xiàn)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(jié)構(gòu)層次為5cm 厚粗砂墊層、聚苯乙烯板、復(fù)合土工膜、現(xiàn)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(jìn)裂縫、貫穿裂縫等。

　　裂縫的表現(xiàn)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(xiàn)在混凝土表面, 形狀規(guī)則,長短不一, 互不連貫, 裂縫較淺, 且外界氣溫高、風(fēng)速大、氣候干燥時易出現(xiàn)。成因: (1)混凝土澆筑后未能及時覆蓋保濕, 混凝土受風(fēng)吹日曬, 導(dǎo)致其表面游離水分蒸發(fā)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(chǎn)生混凝土收縮應(yīng)力, 致使早期混凝土的強(qiáng)度不能抵抗這種應(yīng)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(xiàn)為: 一般與地面垂直或呈現(xiàn)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(shí)不均勻或局部有松軟土基, 未經(jīng)夯實(shí)和地基加固處理。第三, 凝縮裂縫。表現(xiàn)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(xiàn)。原因: 混凝土表面過度抹平壓光, 使水泥和細(xì)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(xiàn)這種情況。第四, 干燥收縮裂縫。表現(xiàn)為表面性的, 縱橫交錯, 沒有規(guī)律, 分布不均, 但對渠道襯砌混凝土而言, 表現(xiàn)為多沿短邊方向分布。原因: 混凝土成型后養(yǎng)護(hù)不當(dāng), 環(huán)境溫度過高, 風(fēng)吹日曬, 水分散失, 體積收縮, 出現(xiàn)拉應(yīng)力, 引起混凝土開裂。第五, 溫度裂縫。表現(xiàn)為裂縫走向無一定規(guī)律, 但一般薄板類的構(gòu)件和長度較大的構(gòu)件, 裂縫多平行于短邊, 深進(jìn)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(xiàn), 裂縫寬度不一, 表面裂縫出現(xiàn)在施工期間, 進(jìn)深裂縫或貫穿裂縫一般出現(xiàn)在澆筑后2～3 個月。成因: 澆筑完的混凝土表面溫度與內(nèi)部溫度溫差過大或振搗不密實(shí), 彈性模量過低。第六, 凍脹裂縫。表現(xiàn)為澆筑完成的混凝土在使用中, 經(jīng)過幾個凍融循環(huán), 混凝土出現(xiàn)裂縫。成因: 一是混凝土配合比不符合要求, 外加劑摻量達(dá)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(dá)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(chǎn)生機(jī)理分析, 可見造成裂縫的原因是多方面的, 針對這些分析, 預(yù)防渠道襯砌混凝土裂縫我們從下面幾個方面入手: 在設(shè)計(jì)方面, 應(yīng)科學(xué)地對薄壁混凝土的坡度、厚度、強(qiáng)度及分縫進(jìn)行充分考慮, 選擇適當(dāng)?shù)幕炷梁穸取?qiáng)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(shè)計(jì)能滿足該要求。

　　施工中采取的措施: (1) 配制混凝土?xí)r, 嚴(yán)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(shí), 提高彈性模量和抗拉強(qiáng)度。(2)混凝土在澆筑前, 對基層及模板進(jìn)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(jìn)行覆蓋, 認(rèn)真養(yǎng)護(hù), 防止強(qiáng)風(fēng)吹襲和烈日曝曬。在氣溫高、濕度低、風(fēng)速大的天氣澆注混凝土, 及時噴霧或噴水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在炎熱的夏季, 澆注完混凝土后進(jìn)行抹壓一至兩遍( 但不要過多抹壓) , 并及時噴涂一層養(yǎng)護(hù)劑, 并用塑膜覆蓋, 保濕保潮。(4)加強(qiáng)混凝土施工質(zhì)量控制, 嚴(yán)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(shí)。(5)在配合比設(shè)計(jì)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(qiáng)度。(6) 壓實(shí)混凝土基層或墊層。將防滲膜焊牢鋪平, 不得出現(xiàn)皺褶, 保持上部混凝土的厚度均勻。(7)及時按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分縫。切縫一定要滿足設(shè)計(jì)深度要求。(8)做好混凝土下部排水設(shè)施, 及時排除板下積水, 防止張裂破壞。我項(xiàng)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(xiàn)裂縫, 為此業(yè)主給予了高度評價。目前, 渠道襯砌施工工藝已進(jìn)入規(guī)范化、熟練化階段。