一、問題的提出
這里所說的薄結構混凝土是指橫斷面尺寸較小的薄板型混凝土，較我們常說的大體積混凝土而言，其厚度和單位面積方量遠小得多，諸如面板堆石壩的面板混凝土、小型渡槽、壩上交通橋、渠道混凝土襯砌、隧洞混凝土襯砌等均屬于薄結構混凝土。混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質脆性材料，受混凝土施工和本身結構、變形、約束等影響。硬化成型的混凝土中存在著眾多的微小孔隙、氣穴和微裂縫，由于這些初始缺陷的存在使混凝土呈現出一些非均質的特性。微裂縫通常是一種無害裂縫，對混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產生危害。但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之后，微裂縫就會不斷的擴展和連通，最終形成我們肉眼可見的宏觀裂縫，也就是混凝土工程中常說的裂縫。水工薄結構混凝土澆筑絕大多數是在野外大范圍露天進行，施工環境復雜、多變，地質條件復雜，因此施工質量受多種因素制約，混凝土易發生裂縫等質量缺陷。混凝土建筑和構件通常都是帶裂縫工作的，裂縫的存在和發展通常會影響混凝土材料的承載能力、耐久性及抗滲能力，影響建筑物的外觀、使用壽命，嚴重者將會威脅到人們的生命和財產安全。近代科學研究和大量的混凝土工程實踐證明，在混凝土工程中裂縫問題是不可避免的，在一定范圍內是可以允許的，但是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內。在設計、施工中應盡量采取有效措施控制裂縫產生，使結構盡可能不出現裂縫或盡量減少裂縫的數量和寬度，尤其要盡量避免有害裂縫的出現，從而確保工程質量。薄結構現澆混凝土產生裂縫的原因很多，如溫度變化、不均勻沉陷、養護不當、運行方式不當等均可引起裂縫產生，在實際工程中要區別對待，根據實際情況解決問題。
二、薄結構現澆混凝土常見裂縫成因分析
(1)干縮裂縫。干縮裂縫多出現在混凝土養護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發會產生干縮，且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外部水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果。混凝土表面水分損失過快變形較大，內部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫，寬度多在0．05～0．20mm之間。對薄結構現澆混凝土而言，干縮裂縫通常會影響混凝土的抗滲性和耐久性，尤其在水壓力的作用下會產生水力劈裂作用影響混凝土的抗滲性能。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。
(2)塑性收縮裂縫。塑性收縮是指混凝土在凝結之前，表面因失水較快而產生的收縮。春秋季多風，夏季高溫，易形成千熱風，相對濕度較低，塑性收縮裂縫極易出現。塑性裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一，互不連貫狀態。較短的裂縫一般長2～4cm，較長的裂縫可達10～20cm，寬1～4mm。其產生的主要原因為：混凝土在終凝前或者剛剛終凝而強度很小時，受高溫或較大風力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮，因此產生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間、環境溫度、風速、相對濕度等等。
(3)沉陷裂縫。薄結構現澆混凝土產生沉陷裂縫的原因有兩種，一是由于地基土質不勻、松軟，諸如填方基礎不密實，土石分界沉降不一致，或者置換層砂礫石夯填質量不合格，在浸水條件或承受荷載后產生不均勻沉降，導致混凝土板產生沉陷裂縫；二是春季施工中，凍土未完全融化就進行混凝土澆筑，凍土化凍后體積縮小，產生沉降，致使混凝土面板產生裂縫。此類裂縫多為貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關，較大的沉陷裂縫往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩定。
(4)溫度裂縫。溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。對薄結構現澆混凝土而言，非大體積混凝土，但在特殊條件下也會產生溫度裂縫。例如某干渠在6月下旬施工，混凝土澆注4d后由于灌溉原因需通水運行，在渠道陽坡水位變幅區產生平行水流方向的裂縫，長度10～20cm，寬度0．05～0．20mm之間。經與該渠道不同季節施工段落進行比較分析，發現原因為：6月下旬午間烈日暴曬，混凝土表面溫度達到55～65℃，水溫低于16℃，在水位變幅區較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力(實踐證明當混凝土本身溫差達到25℃以上時，混凝土內便會產生大致在10MPa左右的拉應力)，當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時(混凝土4d強度)，混凝土表面就會產生裂縫。同理，在短齡期混凝土突然受到寒潮的襲擊時，會導致混凝土表面溫度急劇下降而產生收縮，表面收縮的混凝土受內部混凝土的約束，將產生很大的拉應力而產生裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內產生。
三、裂縫預防
(1)干縮裂縫預防。干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外部水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果，因此，需從混凝土材料和養護條件兩方面人手控制裂縫的產生。主要預防措施有：從混凝土材料方面，選用收縮量較小的水泥，降低水灰比。施工中一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量，在混凝土配合比設計中應盡量控制好水灰比的選用，同時摻加合適的減水劑，施工中嚴格控制配合比，混凝土的用水量絕對不能大于配合比設計所給定的用水量。要加強混凝土的早期養護，并適當延長混凝土的養護期，冬季施工時要適當延長混凝土保溫覆蓋時間，必要時涂刷養護劑養護。
(2)塑性收縮裂縫預防。塑性收縮產生在混凝土在凝結之前，表面因失水較快而產生的收縮，主要預防措施：一是選用干縮值較小、早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥；二是嚴格控制水灰比，摻用高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性，減少水泥和水的用量；三是澆筑混凝土之前，將基層(置換層)和模板灑水，使其均勻濕透；四是及時覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、草袋等，保持混凝土終凝前表面濕潤，或者在混凝土表面噴灑養護劑等進行養護；五是在高溫和大風天氣要停止澆筑混凝土或設置遮陽和擋風設施，加強養護。
(3)沉陷裂縫預防。沉陷裂縫的主要預防措施有：一是對松軟土、置換層在上部混凝土結構施工前，應進行必要的夯實和加固：二是在地基土質不均(地質變化)位置和適當距離分段設置橫向貫通的沉降縫，例如渠道每10m設置一橫向沉降縫；三是混凝土澆筑前必須保證凍土解凍，恢復大部分凍脹隆起變形；四是防止混凝土澆筑過程中地基被水浸泡。
(4)溫度裂縫預防。對本文所述的溫度裂縫，雖然是一種特殊情況，但也是一種普遍現象。主要預防措施為：一是通水開始時間選擇在氣溫較低的早晚或夜間，在午間氣溫較高時避免薄結構現澆混凝土水位突然升高，造成混凝土突然冷卻；二是保證養護時間。在通水過程中繼續進行養護，保證養護期達到14d以上。對混凝土突然受到寒潮的襲擊而產生收縮，主要預防措施是在混凝土表面設置保溫措施，保證混凝土表面緩慢冷卻。
四、結論
裂縫是現澆混凝土中普遍存在的一種現象，它的出現會降低混凝土的防滲能力，對運行管理產生潛在危害，影響使用功能和壽命，因此在設計施工中要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待，從裂縫產生原因人手，制定合理的預防措施，并在施工中采取多種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展，保證混凝土薄結構安全、穩定地工作。
(本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。)