水利工程中混凝土裂缝控制

郭继东

(辽宁省水利厅，辽宁 沈阳 110003)

水利工程中混凝土裂缝控制

郭继东

(辽宁省水利厅，辽宁 沈阳 110003)

摘要：水工混凝土裂缝问题已成为较难克服的水利工程质量通病之一。出现裂缝的原因较为复杂，混凝土裂缝的出现不仅会影响建筑物的美观，更重要的是可能影响建筑物的整体结构稳定性、耐久性。本文简要介绍水利工程中结构混凝土裂缝的类型，分析了裂缝产生原因，阐述了裂缝控制方式、修补措施，供水利工程人员参考。

关键词：水利工程；混凝土；裂缝；建筑物

1混凝土裂缝的类型

混凝土裂缝是混凝土结构由于内外因素的作用而产生的物理结构变化。按照裂缝产生的原因，水利工程中混凝土裂缝的类型共有五种(干缩裂缝、塑性裂缝、施工裂缝、沉降裂缝和温度裂缝)，其中干缩裂缝，塑性裂缝和施工裂缝是较为常见的。

干缩裂缝指的是由于混凝土受外界环境影响，表层的水分易蒸发，内部的材料与外界接触少，水分不易流失，外层的材料比内层更容易变形，由于两者之间变化不同步导致出现裂缝[1]。一般情况下，在混凝土施工完成的两周左右极易出现。干缩裂缝的形状通常呈现不规则网状，并且裂缝长度极短。干缩裂缝容易使混凝土的内部进一步开裂，导致混凝土构件的抗压性能大大降低从而使它的使用年限减少。

塑性裂缝指的是在混凝土即将凝固的时候，表面的水分由于受外界环境影响，蒸发的非常快，从而产生了裂缝，这种类型的裂缝一般是由于环境温度过高或风力过大造成的，它的特征是裂缝的长度通常情况下都比较短，并且裂缝之间都是没有联系的。如果塑性裂缝未得到及时的处理，就会产生龟裂的现象，使其影响无限放大。

施工裂缝主要指混凝土构件在施工过程中，混凝土构件出现各种方向的裂缝。产生这种现象的主要原因有，施工时水泥浇筑的用水量较少或构架支撑板的位置安排不合理等。

其余两种不常见的裂缝类型分别为沉陷裂缝和温度裂缝。

2水利工程中混凝土裂缝产生的原因

2.1环境原因

在水利工程施工过程中，混凝土裂缝受到外界环境的影响是比较大的，比如，外界环境的温度和湿度。如果外界环境温度比较低，就会使混凝土表面收缩，从而导致裂缝的产生[2]。因为环境的变化会影响混凝土表面的张力，一旦表面张力超过负荷，就会有缝隙产生。所以，温度的控制对于混凝土来说是非常关键的。天气情况也会影响到水利施工，在冬季的时候，就必须严格控制施工区域的环境温度，防止出现裂缝现象。在夏季的时候，就应该在混凝土的表面多加水来改善环境湿度，防止因水分的过分流失而导致混凝土内在受力不均出现裂缝。

2.2材料原因

在混凝土的配置过程中，水泥是主要的配置原料。水泥型号的选择是很关键的环节，承包商要尽量选用收缩量不高的水泥。掺加不同类型的掺和料，比如粉煤灰、抗裂防水剂等。普通硅酸盐水泥本身具有热稳定性差但硬度较高的特点，而且在水泥遇水时，会释放出大量的热量。使配置的混凝土内部环境温度升高，混凝土内外环境温度梯度较大，从而使混凝土自身结构受损产生裂缝。在配置材料的过程中，如果水泥的用量过大，就会导致混凝土的收缩性变强，最终可能导致混凝土发生坍塌现象。如果原材料的配置比例不合理，例如，选用砂率过高时就会出现混凝土硬度不够的现象，从而导致裂缝的产生。

2.3养护原因

在水利工程完工后，混凝土的后期养护也是十分重要的。如果后期的养护不够，就会增加裂缝产生的概率。因为混凝土表面容易干燥失水，所以混凝土的表面容易变形，并且在露天施工环境中，混凝土完全暴露在空气中，其中的水分非常容易挥发掉，因此，发生形变也是十分常见的。所以，在后期的养护过程中，施工人员应该经常性采取各类措施保证混凝土表面湿润，这样可以保证混凝土的含水量。由此可见，施工人员应该通过不定期向混凝土洒水、喷淋、蒸汽养护、喷雾改善局部小气候等养护方式，保证混凝土内部水分维持在正常范围内，降低混凝土裂缝产生的几率[3]。

2.4其他原因

除了上面提及的原因，还有异常变形和地质变动等因素，导致混凝土裂缝的产生。水利工程完工后，需要一定的时间使混凝土凝固。异常变形主要指的是混凝土的塑性收缩，由于太阳长时间暴晒，使混凝土的水分急速蒸发，从而导致裂缝现象的产生。例如，水利工程的实施面积较大，混凝土干锢所需要的时间比较长，但是由于天气的原因导致水分大量蒸发，最终导致裂缝的产生。一般情况下，水利工程的施工现场都较为偏僻，这些区域的地质构造通常都比较复杂，其随着季节的变动地质也会相应的变化。例如，当夏季到来的时候，水下地质运动就比较频繁。这样也会使混凝土产生裂缝[4]。

3水利施工中混凝土裂缝的控制方式

3.1从温度方面进行控制

在水利工程的施工过程中，应该根据施工环境的具体温度来对混凝土的实际施工条件进行预测。由于混凝土的特性，设计人员不得不对施工现场的实际情况进行考察，这样便于施工方案的改善，可以使混凝土的质量得到提升。比如，在实际施工过程中，混凝土进入模板后，容易出现模板变形的情况，也可能出现模板与原先设计位置不相符的情况。这是由于混凝土中水泥遇水会释放大量的热从而导致模板变形和移位；如果在施工过程中发生了这种现象，施工人员应立即停止向水泥中注水。一般情况下，在春夏季时，其浇筑温度通常控制在20 ℃之下。在秋冬季节的时候，温度一般控制在15 ℃之上。由此可见，在实际施工过程中，需要对现场的温度进行考察，从而对方案进行调整或者人为采取有效的工程措施改善施工区域小气候条件，最终使混凝土的质量得到保证。

3.2从材料方面进行控制

对于防治水利工程中出现混凝土裂缝，从材料方面进行避免是最为有效的方式之一。首先应从砂料的细度考虑，一般情况下，其细度通常选择2～3。砂料的含泥量一般要少于其总重量的2%。碎石的含量通常要少于12%。在进行材料的混合配比时，最好采用热量较低的水泥。原材料的质量越高，混凝土产生裂缝的几率就越小。同时，原料的配比也是施工人员应该注意的问题，在进行混凝土的配置时，应将适量的粉煤灰掺入其中，使用聚合型减水剂使配料中的水分控制在一定的范围内。对混凝土泵送的速度和动力给予保证。对原料进行适当的搅拌，尽量使水泥的使用量减少到最低。然后，向其中加入一定量的煤灰、矿渣粉、硅粉、石灰石粉等，使混凝土的强度得到进一步的提升，从而防止收缩现象的发生，同时也可以避免腐蚀现象发生。

3.3从混凝土的后期养护方面进行控制

在混凝土施工完成后，按照设计进行定期的混凝土养护也是非常重要的。为了减少混凝土在后期出现裂缝，施工人员应该对混凝土做好相应的养护。由于早龄期混凝土抗裂能力较差，遇到气温骤变容易产生裂缝。混凝土构件的表面保温对抵御外界温度骤变起到非常重要的作用，在良好的养护条件下，不仅有利于混凝土强度的增长，还可以减少混凝土表面裂缝的产生。应安排一定数量的专业技术人员不定期对其情况进行勘测，使水利工程混凝土成分在一定范围内波动，从而使混凝土的抗压能力增强，延长混凝土工作寿命，提高水工混凝土的耐久性能。在后期的养护工作期间，容易出现因混凝土不均匀而产生的沉降现象。对于这种情况，施工人员应该减少混凝土的承载物并且合理的改善其结构。尽可能的使混凝土从内部和外部两方面得到改善。

3.4从监督管理的角度进行控制

我国的水利工程发展十分迅猛，但是水利工程中混凝土的裂缝对施工成果造成了很大的影响。所以，面对我国水利工程中产生的问题，在提升专业人员工作水平的同时，也要保证水工混凝土的施工质量，尽量避免或减少混凝土工程裂缝的产生。可以在施工现场安排固定的监督人员，通过对施工进程的监督，保证混凝土施工质量[5]。

首先，从混凝土的生产流程中就制定严格的规章制度，使施工人员的操作规范性得到提升；其次，要提升施工人员的整体素质，尽量做到在第一时间发现问题，尽快地解决问题；再者，通过在水利工程混凝土中预埋相应观测仪器的手段对混凝土出现的裂缝进行精确观测。

4水利工程混凝土裂缝处理措施

为了改善水利工程混凝土质量和提高混凝土的耐久性，对于产生的混凝土裂缝应进行修补处理，目前混凝土裂缝处理的类型大致有以下三种：

(1)填充法。沿着混凝土的裂缝部位开凿V型槽，在槽中充填环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等材料。如果发现混凝土构件中的钢筋已被锈蚀，生锈的钢筋部分上层所有混凝土应采取措施凿除，对钢筋除锈后充填环氧树脂砂浆或水泥砂浆等密封材料。该方法一般适用于大于0.5 mm的裂缝宽度。

(2)表面遮盖法。一种在混凝土裂缝表面涂抹的修补方法，这种情况常用于混凝土细微裂缝的处理。

(3)灌注法。灌注法分为真空灌注法和压力灌注法两种。真空灌注法适用于各种表面裂缝的修补，即利用真空泵使缝内形成真空状，裂缝内部注入选择好的浆材；压力灌注法适用于较深较细的裂缝，工程普遍应用的灌浆材料主要有弹性聚氨酯浆材、水泥基浆材、水溶性聚氨酯浆材、普通环氧浆材等。

经过修补处理的混凝土裂缝主要采取破坏性(钻芯取样)和非破坏性(压水试验)两种类型的检测方式判断其是否达到各种混凝土设计指标。

5结语

混凝土裂缝几乎成为了水利工程施工中的通病，本文主要简述了水利工程混凝土工程裂缝的控制措施，介绍了裂缝的定义和分类，说明了水利工程中裂缝产生的原因，并进行了初步分析，虽然学术界对混凝土裂缝的计算方法和成因有各自不同的理论，但对于改善措施的意见和具体的预防还是比较统一的。提出应从原材料选择、配合比设计、结构设计、混凝土浇筑温度控制、表面温控和后期养护等多方面采取综合措施，可以有效降低水利工程混凝土裂缝的产生几率，提高水利工程结构物混凝土使用耐久性，可以供广大水利工作者参考。

参考文献：

[1]肖晗.水利施工中的混凝土裂缝的原因及防治措施[J].江西建材，2013(5):186-187.

[2]张晓翔，杨志春，章正江.浅谈水利工程中的混凝土裂缝控制[J].科技创新与应用，2013(16):186.

[3]方虎玉.水利工程中混凝土温度裂缝的成因和防治[J].河南科技，2011(10):76.

[4]邓丽，王展.水利施工中混凝土裂缝的原因及其控制对策解析[J].中国水运，2014(1):53.

[5]常小佩.浅谈水利施工中混凝土裂缝的防治技术[J].河南建材，2012(3):20-21.

作者简介：郭继东(1976-)， 男 ，工程师，从事农田水利工程管理工作。

中图分类号：TV431;TU528

文献标志码：A

文章编号：2096-0506(2016)05-0066-03