浅谈水利施工中的混凝土工程裂缝的危害与防治措施

孙义良

摘要：混凝土是水利工程建设中的重要材料，混凝土施工是水利工程建设中的重要环节。混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难以解决的工程实际问题，是水利工程施工当前最严峻的问题之一。设计不合理、施工质量欠佳、运行管理不善或使用条件改变、遭受意外荷载及材料老化等，会引发贯穿性裂缝，或在混凝土内部形成连通的蜂窝孔洞等深层缺损，或导致变形缝止水失效。因此在施工全过程中对混凝土加强质量控制、对保证工程质量、防患于未燃、避免不必要的时间和资金浪费等有着重要的意义。就此，笔者对水利工程中常见的混凝土裂缝的成因进行了探讨分析，并有针对性地提出了一些防治措施。

关键字：水利工程建筑物 混凝土工程 混凝土裂缝 防治措施

引起水利工程建筑物混凝土结构产生裂缝的原因是多方面的，原材料如水泥、砂、碎石或卵石、水等质量不达标，检验不合格；混凝土配比不合理；非载荷作用等。裂缝的存在和发展，破坏了水利工程建筑物结构的整体性，影响了水利工程建筑物的结构受力状况与稳定，给水利工程建筑物结构的运行事带来不确定性，而且易导致水利工程建筑物内部与钢筋锈蚀，降低水利工程建筑物结构的耐久性，甚至会引起渗透变形，危及水利工程建筑物的结构的稳定性。由此可见，分析裂缝的成因，探讨防治措施，对水利工程建筑物的应用有着极其重要的意义。

一． 水利工程混凝土的危害

混凝土裂縫将使水工建筑物产生渗漏，渗漏的结果，一方面在压力水作用下使裂缝逐步扩宽和发展；另一方面当水渗入混凝土内部后首先会引起水解破坏，并可能由此导致混凝土结构物的破坏。据调查，由裂缝引起的各种不利结果中，渗漏水占60%。混凝土的裂缝还会使混凝土对钢筋的保护作用削弱，在裂缝部位，水拉性能减弱，裂缝进一步扩大，形成更大的危害。

混凝土裂缝对混凝土结构物的结构强度和稳定性具有直接的影响。会降低混凝土结构物的结构强度和整体稳定性。轻则影响建筑物的外观和正常使用，严重的贯穿性裂缝甚至可能导致混凝土结构物的完全破坏。

二． 水利工程建筑物混凝土产生裂缝的成因。

引起水利工程建筑物混凝土产生裂缝的因素有很多，大致归纳起来有荷载作用引起的裂缝和非荷载作用引起的裂缝两类。

1.荷载作用引起的裂缝

水工建筑物混凝土结构在使用荷载作用下，由于截面的混凝土拉应变大多是大于混凝土极限拉伸值的，所以构件在使用时总是带缝工作的。这类裂缝总是与主拉应力方向大致垂直，且最先在荷载效应最大处产生。如果荷载效应相同，裂缝首先在混凝土抗拉能力最薄弱处产生。混凝土在硬化的过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件。在厚度较大的构件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂缝。混凝土构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝，构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并向上、下延伸。

2.非荷载作用引起的裂缝

2.1温度变化引起的裂缝

1）大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发，导致混凝土内外温差较大，使结构内部受压，外部受拉。混凝土在硬化初期，只有很低的抗拉强度，如果由内外温度差引起的拉应力超过混凝土早期抗拉强度时，混凝土就要产生裂缝。

2）混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。

3）构件硬化成型后，在使用中，如果温度较大，构件内部温度梯度就极大，也会引起构件开裂。

2.2变形、施工操作及其他因素引起的裂缝

1）混凝土在空气中结硬时，体积要缩小，产生收缩变形，当受到约束时，就可能导致裂缝的产生。在配筋率较高的构件中，由于钢筋对周围混凝土的约束作用增强，混凝土的收缩也会受到钢筋的限制而产生拉应力，引起构件局部裂缝。

2）结构的基础出现不均匀沉陷，使超静结构受迫，也可能会产生裂缝，随着沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。

3）施工操作过程中，混凝土浇筑后的头几个小时内，这时混凝土还处于塑性状态，容易出现混凝土塑性坍落。如果混凝土出现泌水现象，在重力作用下混合料中的固体颗粒有向下沉移而水向上浮动的倾向。这种移动当受到钢筋骨架或者模板约束时，在上部就容易形成沿钢筋长度方向的裂缝。

4）当钢筋混凝土处于不利环境中，例如：侵蚀性水，由于混凝土保护层厚度有限，特别是当混凝土密实性不良，环境中的氯离子等和溶于水中的氧离子会使混凝土中的钢筋生锈，生成氧化铁，氧化铁的体积比原来金属的体积大得多，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压，使混凝土胀裂产生顺筋裂缝。顺筋裂缝一旦产生，又进一步促进钢筋锈蚀程度的增加，形成恶性循环，最后导致混凝土保护层剥落，甚至钢筋锈断。这种顺筋裂缝对结构的耐久性影响最大。

三．混凝土裂缝的防治措施

1.选好原材料，控制原材料的质量，优化混凝土的配合比，减少混凝土的收缩，提高抗腐蚀能力。

1.1尽量选用低热或中热降低泥矿渣水泥、粉煤灰水泥；

1.2减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下；

1.3降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.60以下；

1.4改善骨科级配，掺加粉煤灰或高效减少水剂等来减少水泥用量，降低水化热；

1.5改善混凝土的搅拌工艺，采用“二次风冷”新工艺降低混凝土的浇筑温度；

1.6在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌和物的流动性、保水性，降低水热化，推迟热峰出现的时间；

2．合理的施工安排及施工过程的控制

2.1合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束；

2.2在大体积混凝土内部设置冷却管道，通过冷水或冷气冷却，减小混凝土的内部温差；

2.3加强混凝土温度的监控，及时采取冷却保护措施；

2.4加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表现缓慢冷却，在寒冷季节，混凝土两面必须采取保温措施，以防寒潮袭击。

2.5混凝土的养护和表面保护。良好的养护可使混凝土保持或接近饱和状态，水化作用速度最大，也是控制混凝土裂缝发生的措施之一，一般保温、保湿养护不得少于14d。

3.水利工程混凝土产生裂缝的修补方法

国内外学者把裂缝分为死缝、活缝和增长缝等3种。对于死缝可以采用刚性材料填充修补；对活缝则采用弹性材料修补；对于增长缝，必须消除引发裂缝的因素。

四.结语

水利工程建筑构筑物的结构安全和防渗等主要由混凝土承担，因此混凝土的质量极其重要。裂缝是水利建筑物混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低水利建筑物的抗渗能力，影响水利建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响水利建筑物的承载能力。因此，必须对混凝土裂缝进行深入细致的调查研究，区别对待，在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，对提高混凝土结构的质量，进而提升水工建筑物的安全起着极为重要的作用，必须加以重视。

参考文献：

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