水利施工中混凝土防裂缝技术探讨

檀 洋

（河北省水利工程局，河北 石家庄 050000）

混凝土是水利工程施工中的常用材料。但在水利工程施工中，往往会出现混凝土裂缝，继而导致水利工程出现渗漏，危及水利工程的安全。为保障水利工程的质量，必须认真研究混凝土防裂缝技术。

1 水利施工中常见的混凝土裂缝及其成因

1.1 水利施工中常见的混凝土裂缝

水利工程通常要进行大体积混凝土施工，据专家们调研统计，发现常见的混凝土裂缝有。

1.1.1 基础贯穿裂缝

位于水利工程坝块基础部位，裂缝宽度较大，贯穿若干个混凝土浇筑层。

1.1.2 深层裂缝

裂缝深度较大、长度较长，贯通坝块整个仓面与浇筑层[1]。

1.1.3 表面裂缝

又分为水平裂缝与垂直裂缝，常见于混凝土表面，未贯穿坝块整个仓面与浇筑层，长度较短、深度较浅。

1.1.4 网状裂缝

常见于坝块暴露面，分布不规则，深度较浅。

1.2 混凝土裂缝的具体成因

1.2.1 温度变形

目前，水利工程施工一般采取现场湿浇混凝土工艺。现浇的混凝土在凝结时，水泥中的石灰、氧化钙与水化合会产生超过110 ℃的水化热。在混凝土浇筑后的6～20 d内，若现场气温突然下降，则混凝土表面的温度会急剧下降，但其内部温度依旧很高，一旦大体积混凝土内外温度相差超过25 ℃，便会产生较大的拉应力，撕裂混凝土。表面裂缝多是由于内外温度过大造成的[2]。

1.2.2 收缩龟裂

混凝土在凝结过程中，表层水分将散失，体积逐渐收缩，而混凝土本身的强度又无法抵销体积收缩的影响，因而产生龟裂。混凝土收缩裂缝较短的有20～30 cm长，较长的则有2～3 m长。水工混凝土骨料的性质对于收缩裂缝有很大的影响，据专家研究，砂岩的吸水率为5%，一年收缩率为0.116%；板岩的吸水率为1.35%，一年收缩率为0.068%；花岗岩的吸水率为0.8%，一年收缩率为0.047%；石灰岩的吸水率为0.2%，一年收缩率为0.041%；石英岩的吸水率为0.3%，一年收缩率为0.032%。

1.2.3 结构裂缝

水利工程需要设置孔洞、牛腿，若这些部位被设计成直角形的棱角，便会产生巨大的应力集中，导致混凝土拉开、撕裂。

1.2.4 基础不平整

若现浇混凝土的基岩不平整，存在较大的高低落差；则浇筑后的混凝土会在降温过程中受到基岩的约束作用，产生应力集中，最终造成混凝土开裂[3]。

1.2.5 其他原因

当前，建材市场泥沙俱下，假冒伪劣水泥泛滥。若选择了强度不达标的水泥，则无法保证混凝土的强度。除此之外，在施工过程中振捣不到位，也可能造成混凝土裂缝。

2 探讨水利施工中混凝土防裂缝技术

2.1 做好土石方开挖施工

基础不平整是混凝土裂缝的一个成因，因此，在进行土石方开挖施工时，必须保证基础的质量。建基面必须整修平整，建基面若出现风化、破碎，或含有软弱夹层、断层，需用风镐挖到设计要求的深度。建基面附着氧化铁、碳酸钙、氧化锰、黏土，可能影响基层与混凝土的结合，必须清理干净[4]。

2.2 保证混凝土原材料质量

在进行混凝土浇筑作业前，首先必须保持混凝土原材料的质量。要根据水利工程的具体情况选择不同的水泥：水位变化区域、水坝溢流面、水坝经常遭受水泥冲刷的部位，须选用硅酸盐水泥；水下部位的混凝土须选用矿渣硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥。中热水泥中铝酸三钙含量不能超过6%，低热水泥中铝酸三钙含量不能超过8%。水泥初凝时间不能少于60 min，终凝时间不能低于12 h。天然砂含泥量必须小于2%，表观密度必须大于2 500 kg/m3，砂的细度模数应控制在2.4～2.8区间；卵石含泥量必须小于0.5%～1%，卵石吸水率必须在2.5%以下。控制好混凝土材料，可以有效防治收缩裂缝。

2.3 做好混凝土浇筑

进行基岩面浇筑时，须首先在基岩面上铺设一层2～3 cm厚的水泥砂浆。大体积混凝土浇筑，须按设计的厚度、次序、方向，分层进行。在浇筑过程中，严禁向仓内加水。现场气温为20～30 ℃时，浇筑普通硅酸盐水泥的间歇时间不允许超过90 min，浇筑矿渣硅酸盐水泥的间歇时间不允许超过120 min。只要掌握好混凝土浇筑的间歇时间，就可以有效避免出现深层裂缝。浇筑混凝土后须使用振捣器进行振捣，严禁漏振[5]。

2.4 积极采取各种温度控制措施

2.4.1 控制浇筑块的尺寸

在水利施工实践中，专家们发现：直径＜15 m的圆柱形混凝土浇筑块，无须采取温控防裂措施；混凝土浇筑块尺寸越大，长宽比越大，越是容易出现裂缝（ 浇筑块尺寸从15 m增加至40 m，则温度应力也会成正比急增）。因此，须合理分缝、分块，控制浇筑块的尺寸、形状。浇筑块长宽比应控制在1～2之间，长宽比不允许超过2.5。

2.4.2 合理安排混凝土浇筑进度

水利工程混凝土浇筑是分层进行的，因此，合理安排混凝土浇筑进度，在各层混凝土浇筑间歇期进行初期通水（通水流量控制在20 L/min） ，可以有效防治温度裂缝。一般来说，浇筑层厚度在10～15 m区间时，若浇筑时间在12～2月之间，则间歇期可控制在3～7 d之间；若浇筑时间在3～5月、9～11月之间，则间歇期可控制在4～8 d之间；若浇筑时间在6～8月之间，则间歇期可控制在5～9 d之间。

浇筑层厚度在2～3 m之间，浇筑时间在12～2月之间，则间歇期应控制在5～9 d之间；浇筑时间在3～5月、9～11月之间，则间歇期应控制在6～10 d之间；浇筑时间在6～8月之间，则间歇期应控制在7～10 d之间。

2.5 主动防治结构裂缝

在为水利工程设计孔洞、牛腿时，须避免设计成直角形的棱角，孔洞棱角部位应设置45°的斜角，这样可以改善结构应力。在条件允许的情况下，应尽量设计成圆角。

2.6 做好混凝土后期养护

浇筑混凝土后，需及时洒水，向混凝土适当增加水分。在混凝土表面应铺设遮盖物进行保温，防止气温骤降造成温度裂缝。养护时间不能少于14 d，坝体重要部位养护时间不能少于28 d。

3 结语

混凝土裂缝会严重影响水利工程质量。因此，需要在水利施工实践中主动应用各种防裂缝技术，防治混凝土裂缝，不断提高水工混凝土工程质量。