剖析水利工程混凝土裂缝防治策略

何小红

身份证号码：452128197909095048

摘要：水利工程施工中，混凝土出现裂缝是常见病害之一，裂缝一旦形成后对工程质量会造成很大影响，如不及时处理长期被水浸蚀后，降低水利工程的实际使用寿命，因此必须加强对混凝土裂缝的质量控制。本文在此从混凝土裂缝的成因出发，针对不同的裂缝提出了不同的防治措施。

关键词：水利；混凝土；裂缝

一、混凝土渗透裂缝类型

混凝土是多相复合脆性材料，当混凝土的拉应力大于其抗拉强度，或拉伸变形大于其极限变形时，混凝土就会产生裂缝。

按位置不同，裂缝可分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。

按其开度变化可分为死缝、活缝、增长缝。

按其产生原因可分为沉陷缝、干缩缝、温度缝、应力缝和施工缝。

二、水利施工中混凝土裂缝产生的原因

1、塑性收缩裂缝

混凝土在凝固的过程中，会逐渐散热和蒸发，这是引起混凝土体积收缩的主要原因，尤其是一些大体积的混凝土。如果混凝土在收缩时受到外界环境的约束，就会自然的形成收缩应力，当这种应力超出当时混凝土极限抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。裂缝是混凝土建筑物最常见的病害之一。裂缝是材料的不连续现象，属于物理性病害，是水工混凝土耐久性的首要影响因素。裂缝的出现，多数在施工期就存在，有的虽然在施工期以后，也多在运行初期5～10年以内，不是由于运行期长工程老化问题，而是早期的问题。裂缝的存在直接导致混凝土抗拉性能的降低，裂缝也会引导有害物质进入混凝土内部，造成钢筋锈蚀，甚至混凝土结构破坏。对于水库蓄水发电和灌溉来说，挡水混凝土结构的裂缝会直接引起渗漏，如果渗漏量达到一定程度，就直接危及工程的蓄水能力；对于混凝土重力坝来说，如果裂缝达到一定贯穿深度和宽度，会引起坝体扬压力的急剧增长，削弱坝体的抗滑能力，对结构抗震非常不利、甚至会对整个坝滑能力，对结构抗震非常不利，甚至会对整个坝体的结构稳定和安全造成威胁。

2、温差裂缝

温差裂缝是由于混凝土内部和外部之间产生温差所引起的，温差产生的原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。在温度正负交替过程中，混凝土微孔中的水成为结冰或过冷的水，体积膨胀产生冻胀压力，过冷的水迁移产生渗透压力，当两者的附加作用力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就遭受破坏。温差裂缝主要有三种情况：（1）水工混凝土在施工初期，产生大量的水化热，内外的温差使其产生裂缝；（2）混凝土拆模前后，混凝土表面的温度会急速下降，裂缝产生；（3）由于混凝土內部温度到达极限，但是热量散发慢，而产生温差裂缝。施工中的大体积混凝土，主要是由于温差产生裂缝，诸如水工大坝、分洪闸、拦河坝等体积水工混凝土更易发生此类裂缝。

三、防治混凝土裂缝的几点有效措施

1、做好温差裂缝控制

1.1加冰降温

在混凝土浇筑前购入冰块，砸成粒径约3cm的小块加入混凝土生料中，充分拌合后量取出机口温度，根据出机口温度来确定加冰量。实际工作中，出机口的控制温度为18℃，混凝土单方用冰量在60kg左右。因冰块破碎工作量较大，粒径也很难控制，加入冰块后还需延长拌和时间，降低了混凝土浇筑速度，为克服该问题，实际工作中多采用拌和水降温的方法，即把冰块稍加破碎后放入拌和水池中来降低水温。用此方法，通常能够把拌和用水的温度降至摄氏3～7℃左右。

1.2夜间浇筑

白天气温较高，即使采用多种降温措施也很难保证混凝土的入仓温度，而夜间浇筑——特别是后夜浇筑，气温相对较低，采取温控措施后，比较容易控制混凝土的入仓温度。因此，工作中多把其他工序的施工安排在白天进行，而把混凝土浇筑安排在夜间进行。

1.3加强混凝土的测温工作

为及时掌握混凝土内部温升与表面温度的变化值，在承台内埋没若干个测温点，采用“l”字形布置，每个测温点埋设温管2根，第1根管底埋置于承台混凝土的中心位置，测量混凝土中心的最高温升，另一根管底距承台上表面100 mm，测量混凝土的表面温度，测温管均露出混凝土表面100 mm。用100的红色水银温度计测温，以方便读数。第l – 5天每2小时测温1次，第6天后每4小时测温1次，测至温度稳定为止。从已有施工经验的测温情况看，混凝土内部温升的高峰值一般在3.5天内产生，3天内温度可上升到或接近最大温升，内外温差值在20℃左右，为正常现象。

2、加强塑性裂缝控制

2.1当混凝土浇筑后，表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩，而此时混凝土早期强度很低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂；使用收缩率较大的水泥，水泥用量过多，或使用过量的粉砂也会开裂；另外，混凝土水灰比过大，模板过于干燥也易引起开裂。

2.2配制混凝土时，应严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的石子以减小空隙率和砂率；同时，要振捣密实以减少收缩量，提高混凝土抗裂度。浇筑混凝土前，将基层和模板浇水湿润。混凝土浇筑后，对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖，认真养护。在气温高、湿度低或风速大的天气施工，混凝土浇筑后，应及早进行喷水养护，使其保持湿润；大面积混凝土宜浇完一段，养护一段。此外要加强表面的抹压和养护工作。混凝土养护可采用表面喷氯偏乳液养护剂，或覆盖湿草袋、塑料布等方法；当表面发现微细裂缝时，应及时抹压，再覆盖养护。

3、做好混凝土配合比的优化设计

3.1掺入粉煤灰，选择减水剂，保证泵送流动度。采集原材料进行试拌，尽可能地减少水泥用量，添加Ⅰ级粉煤灰，将水胶比控制在规范允许的范围内，粗骨料采用二级配。掺入适量的粉煤灰对改善混凝土的和易性，降低温升，减少收缩，提高抗侵蚀具有良好的作用。

3.2 原材料的选择

砂料细度模数控制在2.4以上，含泥量控制在1%内。碎石针片状控制在10%以内，含泥量控制在1%内，尽可能使用低水热化水泥，控制原材料的质量不使混凝土产生收缩。

4、做好混凝土养护

浇筑后，应尽快用土回填。目前这是混凝土保温保湿养护的最有效方法，对预防裂缝是非常有益的。在浇筑完毕后18小时即开始对钢模板表面进行不间断的洒水降温，拆模后对混凝土表面进行全天候养护至14天。如采用蓄水法保温养护，在混凝土施工期间可通入冷却循环水，以便加快承台内部热量的散发。如采用内散外蓄综合养护措施，可有效降低混凝土的温升值，且可大大缩短养护周期，对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。在混凝土拆模后要挂草帘或铺草浇水，以便养护保湿。混凝土的保养不仅是为了预防初期产生裂缝，还能促进混凝土后期的稳定，保障其承压能力和强韧度。对于混凝土的养护，在现代水利工程施工中，都需要得到充分的认识和重视。由于钢筋锈蚀是氧化反应，氧化是产生锈的主要原因，因此，加强混凝土的密实度，防止空气进入，加强混凝土表面的保护层厚度，预防氧化。在混凝土表面喷涂或涂刷聚合水泥砂浆、沥青、环氧树脂等防腐层。选择抗腐蚀性强的钢筋材料和混凝土材料，避免使用碱骨料等措施，对防止混凝土裂缝有较好的效果。碱骨料化学反应对结构的耐久性影响很大，为控制碱骨料的化学反应，最好选择优质骨料和低含碱量的水泥以及中性拌和水，在提高混凝土密实度的同时合理降低水灰比。

四、结语

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。所以，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。