水利工程混凝土结构裂缝成因及其防治措施

李恒 彭丽淑

摘要：本文分析了水利工程混凝土结构裂缝的类型，提出合理的控制措施和有效的混凝土裂缝处理办法，为提升水利工程裂缝控制工作质量提供充足的理论依据，以期推动水利工程事业的整体发展。

关键词：混凝土裂缝;控制;水利工程;施工技术

引言：水利工程建设项目长期效益的发挥，需要施工质量的支持，在长期的水利工程项目运维实践过程中，水利工程项目常见的质量病害之一为混凝土结构裂缝。混凝土为主要的水利工程项目施工材料，但限于温度、外界环境等因素的影响，可能导致混凝土结构性能出现不良变化，最终出现结构裂缝。

一、现阶段水利工程混凝土结构裂缝的类型

1.1干缩裂缝

在水利工程混凝土施工中，容易出现干缩裂缝。这种裂缝通常出现在混凝土养护阶段，常见于养护两周后。当混凝土受外界环境影响后，表面水分迅速流失，导致混凝土变形;当混凝土内部湿度未发生较大变化时，其变形程度较小。混凝土表面出现干缩变形后，受内部约束产生拉应力，从而形成干缩裂缝。

1.2塑性收缩裂缝

在混凝土浇筑施工后，如若混凝土凝结前表面水分未得到有效控制，出现迅速失水状况，则会引发塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝的形成和混凝土施工阶段的气候环境有一定关系，混凝土施工中遇到大风、干热天气时，容易产生塑性收缩裂缝，一般呈现中间较宽、两端较细的状况。除此之外，也和混凝土水灰比、凝结时间、相对湿度等因素有关。

1.3沉陷裂缝

沉陷裂缝是水利工程混凝土施工中常见的一种裂缝类型，主要原因在于混凝土结构地基强度和硬度不符合施工要求，土质松软、填土时没有压实、存在浸水状况等，这些都会致使地基结构不稳，出现不均匀沉降。而且如若模板刚度不达标，或是模板支撑之间的距离超出标准范围，同样也会出现沉陷裂缝，常见于冬季。沉陷裂缝属于贯穿性裂缝，沉陷情况影响裂缝走向和宽度。沉陷裂缝不会受温度变化影响，只要地基趋于平稳，沉陷裂缝也会稳定。

1.4温度裂缝

温度裂缝的形成是因为混凝土内部温度和外部温度相差过大，水化热过高。尤其是在混凝土体积较大时，其内部会存留较多水化热，并不容易散发，以至于混凝土内部温度迅速升高，而混凝土表面散热速度也非常快，外部温度快速下降，导致内外温差较大，致使混凝土表面产生拉应力。如若混凝土的抗拉强度无法承受拉应力，便会形成裂缝。

二、水利工程混凝土结构裂缝的有效防治措施

2.1加强材料控制，提高混凝土抗裂性

在水利工程混凝土施工过程中，混凝土的结构性能受原材料质量影响较大。为防止水利工程混凝土结构出现裂缝，必须加强对混凝土材料质量的管理，尽量减少混凝土水化热现象。在拌制混凝土时，应当选择适宜的水泥材料，如使用低热型的矿渣硅酸盐水泥，同时，还应合理控制水泥用量，可先通过试验获取适宜的配比方案，严格按照相关配比要求进行拌制，水泥量一般情况下不可超过 450kg/m3。此外，水的含量也应当加以控制，降低水化热，减少混凝土拉应力。可将活性混合料掺入到混凝土中，有效把控混凝土的最高温度值，不可超出规定范围，确保混凝土性能达标。根据实际情况来选择是否添加減水剂或是粉煤灰，提高混凝土结构。在选择砂料时，要控制其细度，而且含泥量不可超过 1%，碎石针片状应低于 10%。还应不断提升混凝土的抗裂能力，严格把控混凝土拌制的每一个环节，在减少水化热的同时，控制骨料的杂质含量，一般要将含砂率控制在 40% 左右，常见材料有花岗岩、石灰岩等。如需使用速凝剂，需要根据施工实际情况，选择适宜的型号，避免混凝土收缩量的增加。

2.2 科学设计混凝土配合比，稳定混凝土结构

（1）科学设计配合比。通过试拌确定最终配合比方案。（2）控制水胶比。增加适量粉煤灰，选择二级配粗骨料，以确保混凝土性能达标，使之具有较好的抗腐蚀能力，避免出现收缩现象。（3）严格把控水泥温度。在拌制时，防止其迅速升温，出现裂缝。（4）设置钢筋层。根据施工要求确定钢筋层厚度，降低结构约束力，从而规避裂缝病害。（5）避免不均匀沉降。严格按照相关规定来执行作业，不可忽视每一个细节，还需要有效改良混凝土构造，将重量控制在适宜范围内，增强内部结构的同时，提升混凝土外部性能。

2.3 优化施工工艺，管理施工过程

为防止水利工程混凝土出现裂缝，应转变传统施工方式，不断优化施工工艺，规范混凝土施工流程，严格落实相关规章制度，保障水利工程混凝土施工质量。可充分利用分块施工法，包括横缝分块、斜缝分块和竖缝分块。此施工工艺顺利实施的前提在于科学制备混凝土，确保混凝土拌制质量达标，开展高效的混凝土浇筑作业，有效把控混凝土体积。加强对水利工程混凝土施工过程的管理，实施全面、全过程管理措施。①在实施混凝土浇筑作业前，需要先关注近期天气状况，一般来说要尽量避免在高温或是温度骤降的天气进行浇筑作业，如若无法规避天气因素，出现暴晒、多风等状况，应做好相应防范措施，适时遮挡，将温度控制在适宜范围内。②为避免混凝土施工中出现沉缩裂缝，可以实施二次振捣法，在混凝土初步凝结后再对其进行二次振捣，使之液化，减少粗骨料中的水膜，以免存在过多的收缩量，影响混凝土质量。另外，泵送混凝土一定要实施二次振捣，如此才能保证施工质量。③为避免混凝土出现塑性收缩裂缝，需开展大面积的抹光施工，充分利用机械收光机进行作业，使混凝土保持平整，增强混凝土的表面强度，终凝之前还需要人工二次抹光。

2.4 加强温度控制，做好养护工作

（1）要控制混凝土的发热量，科学配制配合比。可采用普通硅酸盐水泥，如若条件允许也可使用低热硅酸盐水泥，此种水泥有一定的微膨胀效果，能降低水泥的温度，减少水化热。（2）合理把控水泥原材料的含量。在设计阶段，需要以满足施工要求为前提，优化施工方案，选择适宜的骨料级配，并利用外加剂提升混凝土强度。（3）控制出料口温度。春季和秋季是开展混凝土浇筑施工的最佳季节，夏季应在晚上进行混凝土浇筑施工，规避温度较高的时间段。在拌和混凝土时，可适当增添冰水进行降温，需预冷处理骨料，可搭建凉棚，应用地下水拌和。通常来说，春季或夏季施工，混凝土浇筑温度不可超过20℃;秋季或冬季施工，温度必须达到 15℃以上。（4）重视混凝土散热工作。将水管预埋于混凝土内部，利用循环冷水达到降温目的，避免混凝土内外温差过大，产生温度裂缝。（5）做好混凝土养护工作。混凝土养护作业一般开始于混凝土浇筑施工工序后，有效的混凝土养护工作能防止混凝土出现裂缝，强化混凝土强度。要根据施工要求和混凝土表面强度的实际情况，制定适宜的混凝土养护方案。通常养护时间不可低于 28d。

2.5 实施有效的混凝土裂缝处理技术

若水利工程混凝土已经出现裂缝，应实施有效的混凝土裂缝处理技术，防止裂缝面积越来越大，影响混凝土结构的稳定性。常见的处理技术有以下几种，可根据实际情况进行选择。

（1）表面处理法。如果没有漏水，未深入到钢筋表面的裂缝，可以通过表面涂抹法进行处理;如大面积漏水或是出现蜂窝麻面状况的裂缝，则需要进行表面贴补处理，以做好防渗工作。（2）填充法。一般适用于具有一定宽度的裂缝，这种方式是直接往裂缝中填充修补材料，施工简便，花费的修补成本也较低。若裂缝宽度小于 0.3mm、较浅或存在填充物，应开 V 形槽后再填充，效果会更好。（3）灌浆法。灌浆法的适用范围较广，无论是小裂缝，还是较大的裂缝，都可以通过这种方式进行修复，而且可以取得不错的修复效果。主要是通过压送设备将补缝浆灌入裂缝中，使之形成闭塞。

结语：

综上所述，加强对水利工程混凝土结构裂缝的研究，改进传统水利工程混凝土施工方式，可以规避水利工程混凝土结构裂缝的出现，保障水利工程混凝土质量，改善混凝土性能，从而推动水利工程的可持续发展，实现水利工程经济效益最大化，提高其安全性。

参考文献

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