水利工程施工中混凝土裂缝的原因分析及防治

张冠杰 王福本

摘 要：我国大部分地区的水量常年徘徊在泛滥和稀缺之间，水利工程是关系到经济发展和社会安定的重要基础建设工程，在实际施工和运维过程中，混凝土裂缝问题层出不穷，严重影响水利工程的质量和使用年限，本文从水利工程中混凝土构件出现裂缝的原因入手，探讨防治混凝土构件出现裂隙的措施。

关键词：水利工程；混凝土裂缝；施工技术；质量控制

引言：水利工程项目施工过程中，混凝土构件出现裂缝是比较重要且常见的施工问题，对水利工程整体质量和运行安全有巨大的负面影响，容易引起工程运行安全事故，威胁水系下游城市、村庄的安全，缩短工程使用寿命，对资金造成高额浪费。因此，采用防治措施预防裂缝出现在水利工程混凝土构件上，和对已出现裂缝的混凝土构件进行修补是非常重要的施工部分。

1.水利工程中混凝土构件出现裂缝的原因

1.1 地质原因

水利工程受水系特征影响，通常修建在相对偏远地区，地质条件复杂。水利工程一般在冬季枯水期进行施工修建，以备夏季丰水期的挑战和冲击，是我国水利工程修建的通常模式。经过实际施工建设和后期运维采集数据，我们发现传统水利工程项目施工中忽略了地下水对水利工程的冲击和影响，也忽略了地下水活动带来的周边地质条件变化，导致冬季修建的水利工程混凝土构件在夏季遭受地上水系和地下水系的双重夹击，双重作用下导致水利工程地基部分出现设计考虑外的沉降现象，造成上层建筑物因外力作用产生裂缝，引发质量和安全问题。

1.2 温度原因

混凝土浇筑完成后需要一段时间的静置等待构件硬化，在此期间混凝土内部会产生一种变化，即水热化。这种变化使混凝土内部温度在短时间内快速升高，又无法在同一时间内对外散热，造成混凝土内外出现温度差，过大的温度差会连带产生温度应力，温度应力的存在使原本只需要承受拉伸力作用的混凝土结构受力增加。在静置初期混凝土所承受的温度应力对构件本身影响非常小，随着静置时间增长，最终在混凝土构件表面形成非常细小的裂隙，随着水流的不断冲刷逐渐形成裂缝并继续扩大，终会导致工程质量和安全事故。除此之外，因混凝土内部温度升高导致水分过快蒸发，而浇水养护工作没有及时跟上会导致因缺乏水分形成裂缝；冬季施工过程中混凝土温度过低，内部水分结冰，导致混凝土在热胀冷缩的作用下出现裂缝。

1.3 受力变形

水利工程混凝土结构受力变形主要受到内外两部分力的作用，第一，外力作用主要体现为体积较大的混凝土构件整体受力不均匀，导致构件出现瞬间性断裂。第二，内力作用主要体现在两方面，体积较大的混凝土构件因散热和蒸发速度过快，导致混凝土构件失温收缩，自身产生收缩压力，导致裂缝产生；混凝土自身含水量快速下降，例如养护过程中没有及时补充水分，混凝土出现干裂现象，导致出现裂缝。

2.防治混凝土构件出现裂隙的措施

2.1 提前排除地质原因

在水利工程规划设计阶段，对选定地区地质情况进行详细、准确的勘察和评估，确定该地区是否适宜建立水利工程或有哪方面需要技术填补空缺，为后续水利工程项目的规划和设计提供充分的前期数据，提高设计图纸、技术的科学合理程度，尽量避免因地质条件、地下水活动等原因造成混凝土结构出现裂缝，或采用针对性技术和手段防止裂缝的出现。

2.2 温度原因防治

对于温度原因导致混凝土机构出现裂缝的情况，主要从三个方向进行防止和解决。第一，对于由于水热化导致裂缝的情况，尽量采用水热化程度较低的水泥进行施工，降低混凝土内部和外部的温度差，降低温度应力的大小，最大程度上降低温度应力对混凝土构件的受力影响。第二，针对水分蒸发过快的情况，应当对混凝土构件使用降温处理，降低因温度导致水分蒸发的效率，及时对混凝土构件进行补水养护，减小裂缝产生的几率和比例。第三，针对内部水分结冰的混凝土构件，可以采用护围保温和养护的形式，降低因温度过低内部水分结冰导致混凝土构件产生裂缝的几率。总之，在冬季进行水利工程混凝土构件施工的过程中要保持对温度的稳定和范围控制，采用空气加热的形式加热整体混凝土构件周边温度，缩减混凝土内外温度差，避免结冰；采用冰水降温等形式缩小混凝土内外温度差，并进行水分补充，避免混凝土散热过程中速度过慢导致热涨现象或水蒸气过度蒸发导致干裂现象。

2.3 受力变形防治

根据混凝土构件受力变形的原因，主要从以下几方面进行受力变形防治工作：第一，通过工程项目启动前对工程周边地质条件数据采集和分析，寻找合适的地基处理技术，对水利工程地基部分进行加固和稳定作业，避免因地基不均匀沉降导致上层建筑物出现瞬间性裂缝。第二，根据施工现场需求和施工标准选择更加适合的混凝土配置材料，通过添加减水剂、降低水灰比等形式控制水灰比来提高混凝土强度，从增加混凝土构件自身强度的方面降低混凝土裂缝的产生。第三，面对体积较大的混凝土构件时通过保温、通风、养护等方式，对混凝土散热和内部水蒸发速度进行控制，避免混凝土构件因失温产生收缩收缩，自身产生收缩压力，导致裂缝产生；避免混凝土构件因内部温度过高，自身差生膨胀，导致裂缝产生；避免混凝土自身含水量快速下降，养护过程中及时根据混凝土机构表现情况进行水分补充，避免混凝土出现干裂现象，避免出现裂缝。

3.对已出现裂缝的混凝土施工技术

除防治外，针对已出现裂缝的混凝土构件要采用有针对性的施工技术和措施进行补救和填充。目前业内常用的有高压喷射防渗施工、劈裂灌浆防渗施工、自凝灰浆防渗施工等技术，其目的主要是填补已经出現裂缝的混凝土构件部分，并在裂缝之外制造一层防渗墙来提高混凝土构件的施工质量和安全程度。其中高压喷射是采用高压破坏脆弱区域结构，使喷射入的浆液与原有结构紧密结合，提高强度和承载力；劈裂防渗是运用浆液压力在混凝土结构中劈出纵向裂缝并关注浆液，形成结构内部的防渗层并填补结构已形成的裂缝；自凝灰浆是采用水泥、膨胀土、缓凝剂等材料结合混凝土结构特性，对混凝土结构中的裂缝进行有效填补并形成防渗层。

结束语：综上所述，水利工程中混凝土构件出现裂缝的原因主要集中在地质、温度、受力三个方向，施工建筑单位要对水利工程项目现场进行实际考察并进行模拟，确定混凝土构件受到最大影响的来源，并进行具有针对性的防治工作，尽量避免混凝土裂缝的产生，减小混凝土裂缝对工程质量和安全的影响。

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