水工结构工程裂缝成因及防治

常叶青

江苏省水利勘测设计研究院有限公司 江苏 扬州225127

1 水工结构项目裂缝产生的原因

1.1 温差原因 因为温度的变化很大，温差裂缝是因其砼内外温差造成的。而且，出现温差的原因在于水泥热化进而导致砼内外温差明显，水泥水化会排出很多水化热，进而令混凝土之中的温度不断升高。砼温度变化环节包括温升、冷却以及恒定三个部分，在温度正负转变过程，混凝土当中的水分会凝固，体积膨胀形成冻胀压力，如果附作用力大于砼的防拉强度时，砼会受到损坏。而且，季节选取不当也会引发结构作业裂缝，主要原因是施工季节会影响结构建设的温度，若温差太大，必定会影响工程质量。

1.2 沉降原因 水工结构地基条件不均匀、不紧密、不平整，或是回填土碾压度不符合强度标准，造成地基的不规则性沉降形成不均匀的沉降问题；或是模板下滑等变化导致大体积砼结构裂缝。特别是夏季雨后，与结构薄弱部位容易出现裂缝。如果水工结构项目的地基承载性能产生变化，沉降裂缝也将朝着建筑结构的下方延展，严重的还会引起整个工程沉降。通常情况下，这种裂缝的产生是因为施工环节质量不合格或设计不合理引起的。

1.3 收缩原因 收缩原因引起的裂缝是因为水泥内水分大量流失所造成的。砼的搅拌水中，大概有20%的水分属于水泥凝固所需要的，剩余80%的水分应当蒸发。砼浇筑硬化之前，在高温、大风影响下表面迅速失水，出现塑性收缩，引起中间宽、两侧窄的塑性裂纹；浇筑之后，结构外表迅速失水、变化明显，内部失水少、变化不明显，随着水泥硬化，结构外表拉应力加大，结构遭到变形的影响而产生干缩裂纹。

2 水工结构项目裂缝的防治方法

2.1 温差裂缝防治

2.1.1 骨料降温 通过搭建凉棚或者通过喷水降温来处理，搭建凉棚能够直接防止太阳直射，经降低骨料的吸热，灌浇2-3h之后，再用温度大概为16℃的井水充分喷洒粗骨料，以达到降温目的。

2.1.2 添冰降温 在混凝土浇筑之前添加冰块，需要将之加工成粒径为3厘米的小块，并将之添加到混凝土生料之中，通过充分搅拌以后，并检测出机口温度，根据出机口温度情况明确加冰量。出机口温度保持在18℃，砼单方用冰量为60千克左右。加冰以后，还应当延伸搅拌时间，进而减小砼浇筑速度，避免温差裂缝。

2.1.3 科学分布散热与测温设施 ①散热管的分布：散热管通常选择Φ48×1.4毫米的钢管，和钢筋捆绑在一起。厚4米的承台顺竖向分布散热管网三层，其垂直与水平距离都是1米；厚3.5 米承台顺竖向分布散热管网两层，其水平距离1米，两层散热管网之间的垂直距离为1米，顶层网隔承台顶部及底层网隔承台底部距离都是1.25米，进出水口引进承台砼顶面0.3米。布管时散热管应和承台主筋分开，当部分管段错开较难时，应合理移动散热管部位。散热管应与钢筋加或搭建钢筋捆绑牢靠，避免产生散热管变形与接头脱落而引起堵水或渗水现象。散热管拐弯处使用垂直的缓冲部件，散热管分布结束后，通水测试进出水管以及水泵，要保证水管顺畅且不渗水。②安装测温设施：安装测温设施来测量与监控结构内部温度，为结构后续养护提供依据，保证水工结构质量。砼内外测温设施，在水工结构的对角线和纵横轴线上安装温度应变片，通过温度显示器收集信息。养护物内侧测温设施，采取管式温度计，每3米安装一个温度计。

2.1.4 通水降温 在基坑上下部各安装五个去掉顶盖的油桶，并在油桶内装满水，基坑上部的油桶间使用塑料管连接，塑料管外径是37.5毫米，依靠连通器理论，维持各油桶间水流顺畅，基坑下部各油桶间连接与基坑上部相同。由基坑上部油桶引出一个进水管道，管道口经分水阀门同各分管连接。依据基坑上部与承台间的不同对散热管实现通水，并在油桶内放入一个2.2k W的替水除污泵，若要加大流速，就利用水泵和阀门修改流速。承台顶每个出水管经过外径为37.5 毫米的塑料管，把水引到基坑下部的油桶内，在油桶内放入一个2.2k W的替水除污泵，把水泵送至基坑上部的油桶内，出现循环水。水工结构的通水降温，单个散热管冷却水数量以1.2-1.5 m3/h管控，进出水口的温差不超过6℃，按照温度检测结果，确定通水时间，通常超过12 天，以结构内部最高温度和外表温度，外表温度和环境温差不大于20%为止。

2.2 降低作业用水量 管理用水量是防止施工中产生裂缝的重要途径，在选材时，应避免选用含水量超过20%的材料，施工中尽量严格管理水量。施工结束后，浇筑时防止采取大水漫灌手段，在施工混凝土时，极易产生大水情况，这不但会损坏工程内部，还会影响结构物表面，降低用水量不但能够防止上述问题的出现，还满足节能低碳的需要。

2.3 注重后期养护 水工结构项目裂缝的防治需要以预防工作为重点，后续的防治是一项辅助处理方法，也十分重要。养护期间，应当从工程内外部开展，确保工程内部隔热层性能，并加大对外表顶部的养护力度。结构裂缝出现后，应及时修补或是加固裂缝，以控制好裂缝，确保结构项目功能的充分发挥。针对一些贯通性裂纹，需要采取压力灌浆法进行解决。当结构性裂纹宽度很大、裂缝很多时，若在采用大量措施以后依旧产生结构裂缝，就必须采取钢筋网水泥浆液夹板墙的方法来固定墙体。唯有采用科学规范的养护方法，方可有效减少裂缝出现的几率，而且不仅能够确保结构的外观，还能够防止产生二次裂缝。

3 结束语

裂缝是水工建筑物混凝土结构中常见的现象。它的出现不仅会降低水利建筑物的抗渗性，而且会影响水利建筑物的功能。因此，有必要对混凝土裂缝进行深入细致的调查研究，区别对待，采取各种有效的预防措施，防止施工过程中裂缝的发生和发展，以保证水工混凝土的安全、稳定、耐久和耐久性。