混凝土重力坝裂缝成因分析

I

混凝土裂缝的成因与控制

摘要

针对混凝土工程中普遍存在的裂缝问题，对混凝土裂缝形成的原因、危害、防治措施进行了分析和探讨。

本文从设计、材料、配合比、施工现场养护等方面对混凝土工程中常见的一些裂缝的成因进行了分析探讨。针对混凝土裂缝产生的原因，在混凝土结构设计、混凝土材料选择、配合比优化、以及施工现场的养护等方面提出了控制裂缝发展的措施。

依据相关文献，并总结了混凝土裂缝的处理方法：表面处理法、灌浆法、填充法、混凝土置换法、结构补强法、电化学防护法等。

关键词： 混凝土；裂缝；成因；控制；防治措施

II

Causes and Control of Concrete Cracks

Abstract

In view of the common crack problems in concrete engineering, the causes, hazards and prevention measures of concrete cracks are analyzed and discussed.

In this paper, the causes of some common cracks in concrete engineering are analyzed and discussed from the aspects of design, material, mix proportion, construction site maintenance and so on. In view of the causes of concrete cracks, measures to control the development of cracks are put forward in the aspects of concrete structure design, selection of concrete materials, optimization of mix proportion, and maintenance of construction site.

・９２・　价值工程　

混凝土拱坝裂缝成因分析与控制措施　

Ａｎｌａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｒａｃｋｓ　Ｃａｕｓｅｓ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ａｒｃｈ　Ｄａｍ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍｅａｕｓｒｅｓ　

孟杰①Ｍｅｎｇ　Ｊｉｅ　邓超②Ｄｅｎｇ　Ｃｈａｏ　（①安徽省毫州市利辛县机电中心管理站，利辛２３６７００；②安徽省亳州市利辛县新张集乡农林水综合服务站，利辛２３６７００）　（①Ａｎｈｕｉ　Ｂｏｚｈｏｕ　Ｌｉｘｉｎ　Ｃｏｕｎｔｙ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｃｅｎｔｒｅ，Ｌｉｘｉｎ　２３６７００，Ｃｈｉｎａ；　（￣）Ａｎｈｕｉ　Ｂｏｚｈｏｕ　Ｌｉｘｉｎ　Ｃｏｕｎｔｙ，Ｎｅｗ　Ｚｈａｎｇｊｉ　Ｔｏｗｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｌｉｘｉｎ　２３６７００，Ｃｈｉｎａ　

摘要：首先对裂缝的产生机理进行了综述，根据实际施工总结控制措施。　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｒａｃｋｓ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｉｓ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ，ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．　关键词：混凝土；拱坝；裂缝；控制措施　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ａｒｃｈ　ｄａｍ；ｃｒａｃｋ；ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　中图分类号：ＴＵ５２８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—４３１１（２０１０）２７—００９２—０２　

０引言　混凝土拱坝在我国建国后始建，并得到迅速发展，半个世纪以　来，我国混凝土拱坝建设经历了从无到有、从少到多、从低到高的过　程。目前我国是世界上修建拱坝最多的国家，已建和在建的坝高　９０ｍ以上的拱坝有ｌ４座。已建成的最高重力拱坝龙羊峡大坝，坝高　１７８ｍ：最高双曲拱坝二滩大坝，坝高２４０ｍ：最高空腹重力拱坝凤滩　坝，坝高１　１２．５ｍ：沙牌大坝是世界上最高的碾压混凝土拱坝。可以　说，世界拱坝的建设重心已经转到了中国。　但混凝土作为一种脆性材料，抗拉性能极低，使得混凝土结构　的水利工程极易出现拉应力裂缝。裂缝的存在和扩展会导致渗漏、　混凝土的碳化、持久性降低等，甚至危害水利工程建筑的正常运转，　缩短建筑物的使用寿命。尤其像混凝土拱坝这种体积较大而坝身又　较薄的混凝土结构，裂缝的影响更为严重。为保证坝体安全和正常　工作，做好裂缝的分析和防护工作是极其必要的。　１裂缝机理综述　混凝土拱坝在施工或运行期间出现或多或少、或大或小的裂　缝，是大坝常见的通病。由于拱坝的超静定性质，虽然拱坝出现局部　裂缝并不等于拱坝就失去承载能力而变为破坏机构。然而，裂缝毕　竟是拱坝破坏的先兆之一，值得我们去细心研究。混凝土拱坝产生　的原因是多方面的：有材料质量和混凝土性能方面的问题，有施工　条件和工艺上的问题，有温度控制的问题。水化热温升、环境温度和　湿度变化所引起的拉应力之和超过混凝土的抗拉强度，都会使拱坝　产生裂缝。　１．１混凝土本身性能混凝土为脆性材料，抗压但不抗拉，抗拉　强度只有抗压强度的十分之一左右。抗拉变形能力很小，短期加载　时的极限拉伸变形只有（０．６～１．０）ｘｌＯ　，约相当于温度降低６～１０℃　的变形；长期加载时的极限拉伸变形只有（１．２～２．０）ｘｌ０　。而拱坝通　常是不配钢筋的，或只在表面配置少量钢筋，与结构的巨大断面相　比，含钢率是极低的，若出现了拉应力，只能依靠混凝土本身来承　担。正因为如此，在许多水工结构的设计中，通常要求不出现拉应力　或只出现很小的拉应力（如重力坝）。但拱坝的结构受力特点决定其　不可避免的存在拉应力，而且往往较大，引起混凝土的不利变形。　１＿２温度应力影响大体积混凝土自浇筑开始，由于水泥水化　热作用，混凝土内部５～８天升到最高温度，尤其是低温季节内外温　差较大，会在表面产生较大的温度压力。　温度应力对水工中的大体积混凝土结构来说一直是很重要　的。当变形受到约束时，温度变化所引起的应力常可能超过外部荷　载引起的应力。有时，仅温度变化就可能形成贯穿性裂缝，进而导致　渗漏、结构整体性下降、承载力和混凝土的耐久性降低等不利影响０　拱坝为高度超静定结构，且一般比较单薄，对外界气温和水温　变化比较敏感，坝内温度变化也比较大。除了坝顶为自由界面外，其　它三方面又都受到基岩的约束，温度变形受到的外界约束比较大。　因此在拱坝内可能出现较大的温度压力。温度应力也成为拱坝的主　

第３４卷第４期　２０１２年４月　人民黄河　ＹＥＬＬＯＷ　ＲＩＶＥＲ　Ｖｏ１．３４．Ｎｏ．４　Ａｐｒ．，２０１２　

【水利水电工程】　

寒冷干旱地区高碾压混凝土坝裂缝成因分析　

孙启冀，侍克斌，李玉建　

（新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆乌鲁木齐市８３００５２）　

摘要：某高碾压混凝土重力坝地处寒冷干旱地区，施工中在其底部基础区发现裂缝。采用有限元法对裂缝坝段混凝土　温度及应力变化过程进行了仿真分析。结果表明：混凝土应力与温度变化呈明显的负相关性，在混凝土升温阶段坝段内　

部应力以压应力为主，达到最高温度开始降温后逐渐出现拉应力区；持续时间在２　ｄ以上的连续降温对混凝土表面的危　

害较大；混凝土表面保温对削减寒潮冷击的作用比较显著，能有效防止混凝土开裂。　

关键词：裂缝；有限元；高碾压混凝土重力坝；寒冷干旱地区　

中图分类号：ＴＶ６４２．２；ＴＶ６９８．２　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—１３７９．２０１２．０４．０３３　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｃａｕｓｅ　ｏｆ　Ｃｒａｃｋｓ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　ＲＣＣ　Ｄａｍ　ｉｎ　Ｃｏｌｄ　ａｎｄ　Ａｒｉｄ　Ａｒｅａ　

ＳＵＮ　Ｑｉ－ｊｉ，ＳＨＩ　Ｋｅ—ｂｉｎ，ＬＩ　Ｙｕ－ｊｉａｎ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ａｎｄ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉｎｆｉａａｇ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅ￣ｉ＠，Ｕｒｕｍｑｉ　８３００５２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ！Ｃｒａｃｋｓ　ｗａｓ　ｆ０ｕｎｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｂｏｔｔｏｍ　ｏｆ　ｔｈｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ　ａｒｅａ　ｏｆ　ａ　ｈｉｇｈ　ｇｒａｖｉｔｙ　ＲＣＣ　ｄａｍ　ｌｏｃａｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｌｄ　ａｎｄ　ａｒｉｄ　ａｒｅａ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃ—　ｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｓｔｒｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｂｙ　ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ，ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ａ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｒｉｓｉｎｇ　ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎ　ｉｎｓｉｄｅ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｂｕｔ　ａｆｔｅｒ　ｒｅａｃｈｉｎｇ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｂｅｇｉｎｓ　ｔｏ　ｄｒｏｐ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｐｐｅａｒｓ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ．Ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　２　ｄａｙｓ　０ｆ　ａｉｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｄｒｏｐｐｉｎｇ　ｉｓ　ｇｒｅａｔ　ｈａｒｍｆｕｌ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｈｅａｔ　ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｃａｎ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　

混凝土面板堆石坝工程中裂缝的成因及对策

混凝土面板堆石坝是一种常见的大型水利工程，用于防洪、蓄水和发电等目的。然而，在工程施工过程中，裂缝的出现可能会对工程的稳定性和安全性产生负面影响。本文将分析混凝土面板堆石坝工程中裂缝的成因，并提出相应的对策。

一、裂缝的成因

1. 温度变化：由于混凝土的热胀冷缩系数较大，温度的变化会导致混凝土体积的变化，从而引起裂缝的产生。

2. 混凝土收缩：混凝土在硬化过程中会发生收缩，如果收缩过大或者不均匀，就会导致裂缝的形成。

3. 水分变化：水分的变化也会引起混凝土体积的变化，从而导致裂缝的产生。例如，干燥的气候会导致混凝土的收缩和裂缝的形成。

4. 设计和施工问题：不合理的设计或者施工过程中的错误操作也可能导致裂缝的产生。例如，混凝土的配合比不合理、施工过程中的振捣不均匀等。

二、对策

1. 控制温度变化：可以采用降温措施，如在混凝土表面覆盖遮阳网或喷水降温，以减少温度变化引起的混凝土体积变化。

2. 控制混凝土收缩：可以通过调整混凝土的配合比，添加适量的外加剂来减少混凝土的收缩量。此外，还可以采用预应力或者钢筋加固的方式来限制混凝土的收缩。 3. 控制水分变化：可以在混凝土施工后进行养护，保持适当的湿度，避免混凝土过早干燥和收缩。同时，在施工过程中要严格控制水灰比，避免水分过多或过少。

4. 加强设计和施工管理：在设计过程中，需要充分考虑温度、湿度等因素，合理选择混凝土的配合比和结构形式。在施工过程中，要严格按照设计要求进行施工，保证振捣均匀、养护到位等。

混凝土面板堆石坝工程中裂缝的产生是由于多种因素综合作用的结果。为了减少裂缝的产生，我们可以通过控制温度变化、混凝土收缩和水分变化，加强设计和施工管理等措施来进行预防。同时，在实际工程中，还需要根据具体情况采取相应的对策，以保证工程的稳定性和安全性。只有在不断总结经验教训的基础上不断完善工程施工技术和管理水平，才能更好地预防和控制混凝土面板堆石坝工程中裂缝的产生。