水利施工中混凝土裂缝的主要原因及防治技术

初乐友

(新疆额敏县水利局，新疆 额敏 834600)



水利施工中混凝土裂缝的主要原因及防治技术

初乐友

(新疆额敏县水利局，新疆 额敏 834600)

在水利施工中，混凝土的施工质量严重影响着水利工程的建设和发展。其中，混凝土裂缝现象比较严重，为了保证水利施工的质量和水平，就必须要处理好施工过程中的混凝土裂缝现象。文章主要针对水利施工中混凝土裂缝的主要原因和防治技术展开深入的研究和分析，以供相关人士的借鉴。

水利施工；混凝土裂缝；主要原因；防治技术

水利工程对于我国人民生产生活的财产安全具有重大的保障作用，但是由于在水利施工过程中极容易出现混凝土裂缝的现象，严重威胁着施工现场的安全与稳定。由此可见，解决和处理混凝土裂缝问题是水利施工建设中的重中之重，在水利施工中占据着重要的地位。相关施工技术人员要予以高度的重视，采取切实可行的防治对策来予以治理和解决，不断增强其持久力、承受力，从而有效提高水利工程的使用寿命。

1 水利施工中混凝土裂缝的类型分析

1.1 干缩裂缝现象

当混凝土养护期完成的半个月后，很容易出现干缩裂缝现象。混凝土自身存在着一定的限制性因素，很容易受到外界因素的影响，其湿度与变形程度有着紧密的联系，一般就是当水分流失现象比较严重时，变形程度会比较大；反之，当水分流失性较小时，其变形程度也会随之变小。在一定条件下，混凝土在内部的约束与限制时，在拉应力的作用下就会造成干缩裂缝现象的发生。

1.2 塑性收缩裂缝现象

混凝土在其凝固之前，水分流失现象比较严重，进而形成塑性收缩裂缝现象。塑性收缩裂缝的产生条件一般多发在干燥炎热、强风力等类似的天气中，而且裂缝的形状更是参差不齐。对于其裂缝的长度主要在30cm以内，最长的时候可达到3m，宽度一般控制在5mm左右。

塑性收缩裂缝现象的产生原因主要是指混凝土在不受强度的影响之下，由于高温或强风等外界因素的存在，加快混凝土表面水分流失的速度，使毛细血管受到高强度的负压力，从而造成混凝土土体积快速收缩，而混凝土自身在高强度的影响之下，很难抵御这种收缩的，由此就产生了塑性收缩裂缝现象。其现象的开裂程度主要与混凝土的水灰比、凝固时间以及外界环境等因素息息相关。

1.3 沉陷裂缝现象

沉陷裂缝现象的产生与地基土质、松软程度以及回填土等方面有着很大的联系，主要由于不合理、不均匀地沉降而产生的。同时，模板刚度和模板支撑间隔的不合理也会引发沉陷裂缝现象。特别是在天气急剧严寒的天气下，模板支撑在冻土层上，在外界环境的影响之下，冻土层解冻后会产生不均匀沉降，进而使混凝土内部结构产生裂缝。此种裂缝现象大多表现为深进与贯穿性裂缝。其中，裂缝走向程度与其沉陷情况有着较大的关联，如果裂缝走向较深，沉陷程度也就越明显，甚至会出现一定的错位。

1.4 温度裂缝现象

在混凝土体积不断变大时，混凝土内聚集着大量的水化热，而且很难散发出来，进而加剧混凝土内部温度的剧烈上升。同时混凝土表面的散热情况比较迅速，形成混凝土内外的温差值，混凝土内外部热胀冷缩程度有所不同，在产生的拉应力达到一定极限时，从而在温差过大的区域内产生裂缝现象，通常会发生在施工后期阶段。温度裂缝现象的形状各不一致、纵横交错。

1.5 施工裂缝现象

混凝土构件在制作、运输以及堆放过程中，由于各种因素的现象而产生的裂缝现象。施工裂缝现象主要是由于膜板吸水浇筑前未严格进行浇水，且膜板与混凝土黏连现象比较严重时，进而将混凝土拉裂、构件成型与拆模振动过大时，造成施工裂缝现象的产生。

2 水利施工中混凝土裂缝的主要原因分析

2.1 混凝土自身所引起的裂缝现象

1)混凝土配置比例：

在混凝土配制过程中，极容易出现由于配比不当而引发的一系列问题，尤其表现在混凝土配比不规范、用水量过大以及振捣方式不合理等方面。以上现象都会引起混凝土现象的发生。一旦在施工建设中发生，就会持续混凝土的凝固时间，进而不断下沉引发裂缝现象。通常情况下水利工程混凝土配比如表1所示。

表1 混凝土配置比例

2)水泥浆上浮：

如果在水利施工中发生水泥浆上浮现象，就会加剧混凝土的收缩速度，进而在土体表面出现裂缝现象。同时，沉缩裂缝也会发生在混凝土刚刚凝固的时间内[1]。

3)混凝土自身的因素：

混凝土自身也会引发裂缝现象，在空气的作用力下，混凝土难免会出现一定的硬化，使混凝土内部水分瞬间蒸发，造成贯穿裂缝。与此同时，在特殊情况下，钢筋在混凝土构造中也会引发一定的裂缝。

2.2 外界因素引起的混凝土裂缝现象

1)温度变化：

温度对于混凝土影响极大，当混凝土出现硬化时，会产生很大的水化热，一旦热量难以散发出去就会急剧上升混凝土的内部温度，当内外温差过于明显时就会使混凝土出现变形现象。此外，在混凝土硬化初期，抗拉强度比较低，变形程度一旦超出了混凝土的承受范围，就会出现裂缝。常态混凝土温度应力变化过程线如图1所示。

图1 常态混凝土温度应力变化过程线

常态混凝土温度应力变化计算公式为：

(1)

式中：Ec为混凝土弹簧；μ为泊松比；α为线胀系数；Kp为应力松弛系数；Kc为安全系数；R为基础约束系数。比如在具有180×10-6膨胀量分层浇筑的情况下受基础约束可产0.2-0.4MPa，导出补偿收缩混泥土和常态混凝土相比，其温度差可以放宽2-3℃。

此外，由于外界温度变化的影响，也会使混凝土出现硬化，进而出现裂缝，特别是在强光照射或者天气严寒温度低的情况下。因此，在外界作用的影响下，混凝土裂缝现象时有发生。

2)混凝土浇筑后的沉陷裂缝现象：

不同的水利工程，其施工环境、地基情况也会有很大的差别和出入，进而使沉陷裂缝现象变得频繁。例如水利工程在建设时，施工单位没有结合实际情况而处理地基，随即出现裂缝现象。同时，一些水利工程地基土质较差，并没有严格规范回填处理工作，在浇灌混凝土之后从而引发沉陷裂缝现象。

在处理地基工作时，如果膜板刚度不能达到施工技术的要求，就会使地基底部严重松动，导致混凝土出现沉降现象。在周边环境不利的影响下，混凝土结构会受到强烈的锈蚀。

例如：在混凝土密实度不够的情况下，就容易受到氯化物的侵入[2]，氯化物会与氧离子发生相应的反应，引发钢筋氧化现象的发生，钢筋出现膨胀不断挤压周围的混凝土，进而产生裂缝现象。由此可见，水利施工必须要采取相应的防护对策来改善混凝土裂缝现象。

3 水利施工中混凝土裂缝的防治技术分析

3.1 施工技术准备

在水利施工过程中，施工单位要合理处理好混凝土构件的相关问题，要尽可能地避免结构断面而引发的应力集中现象。要加大补偿收缩混凝土技术的使用力度，不断进行强化。在混凝土裂缝现象中，通常都是由于混凝土收缩而引发的裂缝。基于此，可以在混凝土中加入一些膨胀剂来缓解混凝土的收缩。此外，水利施工技术人员要对混凝土现象予以高度的重视，不断学习构造钢筋方面的知识，一旦发现施工中存在安全隐患，就要第一时间与设计人员取得沟通和联系，从而进行改进和处理。

3.2 施工选材和配合比设计

根据水利的结构要求，要选择适宜的混凝土强度等级，要善于使用优质高效的水泥品种，最大程度地减少高强度水泥的使用。与此同时，要加强选择质量合格的石、砂等原材料的使用，并且严格按照施工要求来添加掺合料、外加剂。

3.3 加强温控防裂措施

为了进一步防止混凝土裂缝现象的发生，水利施工现场要做到：

1)重新调整骨料级配，用干性混凝土掺混合料，加入适量的引气剂、塑化剂等，有效降低混凝土中的水泥使用含量。同时，在搅拌混凝土时，可以用加水方法或者用水将碎石进行冷却，主要是为了降低混凝土的浇筑温度。

2)在混凝土刚刚凝固时，要进行第二层的浇筑，而且还要在整体浇筑完成之前进行，这是非常需要注意的一点。结合混凝土浇筑面积来分析，要将一定数量的测温管来安放在混凝土的上中下部，并且在规定的时间内测定内、外温度。具体来说：在前4天中，要每间隔2h测定一次，5-7d之内，要每间隔4h测定一次，在8-15d中，要一天测定一次[4]。同时要做好相应的记录，保证混凝土内、外温差控制在25℃为最佳；强化观察、检查工作，如果温度出现了偏差，要及时调整养护方式来控制温差。

3)设置合理的拆模时间，避免混凝土表面“温度梯度”现象的发生，做好相应的保温养护工作。施工现场要在混凝土浇筑后盖上一层塑料薄膜，进行中层覆盖的厚度要保持在100mm以内，随后在盖上1-2层的厚岩棉被。此外，要严格控制好混凝土内部水分蒸发、流失的速度，而且混凝土的浇灌工作要选择良好的天气状况，最好不要在刮风下雨的天气下进行。

4)丙乳砂浆在水利工程混凝土修具体工艺流图如图2所示。

图2 丙乳砂浆在水利工程混凝土修补补强过程中的施工工艺流程图

从图2中可以看出，丙乳砂浆在水利工程混凝土修补补强过程中的施工分为：清凿除(凿毛、清除)→冲洗(净水)→涂抹基液→丙乳砂浆压抹→养护。其中凿毛就是，凿毛完毕后清除混凝土等杂物。冲洗就是，涂抹面是否清洗干净，直接影响砂浆与原混凝土的黏结强度，是关系处理方法成败的关键环节，必须严格控制。

3.4 注重施工现场的监测环节

在水利施工中，要针对混凝土温度和收缩变形程度中的相关数据进行全面、合理的监测，深入了解施工现场情况，及时反馈工程中存在的问题。而且还要不断改善混凝土的性能，加大养护力度，不断提升混凝土的抗裂能力。要深知，混凝土的质量大大决定着裂缝现象的发生频率，二者之间关联性比较突出。

4 结 语

综上所述，加强水利施工施工中混凝土裂缝工作势在必行，要深入了解和研究混凝土裂缝产生的最主要原因还要采取行之有效的防治措施不断予以治理和改善。要不断优化和创新防治技术。结合水利工程施工现场的实际情况进行分析，提高其重视程度，要尽量地降低混凝土裂缝现象的发生率，做好施工过程中的各项工作；同时，对于混凝土裂缝现象，不能盲目地、随意地进行修复，要做到具体问题具体分析，施工人员要进行全方位、多角度领域地研讨，从而不断实现水利工程的建设目标。

[1]李贤幸.水利施工中的混凝土裂缝的原因分析及防治措施[J].科技展望,2016(35):34.

[2]左齐.试论水利工程施工中如何防治混凝土裂缝产生[J].黑龙江科技信息,2016(05):245.

[3]廖伟房.水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术分析[J].河南水利与南水北调,2015(02):3-4.

[4]陈云靖.水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术分析[J].企业技术开发,2014(23):24-25.

1007-7596(2017)05-0114-03

2017-04-18

初乐友(1976-)，男，山东牟平人，工程师。

TV544

B