水利施工混凝土裂缝防治技术分析

刘红伟 李小霞

（1.聊城市水利开发投资公司，山东 聊城 252000；2.聊城市水利勘测设计院，山东 聊城 252000）

受到外部环境因素、施工技术水平、主观人为因素的影响，在水利工程的混凝土施工当中，混凝土本身极易出现干缩裂缝、塑性收缩裂缝以及温度裂缝，如果不及时予以修复，将给水利工程的主体结构造成致使打击，甚至出现水利工程建筑倒塌、塌陷、决堤等重大安全事故，进而直接威胁人民群众的生命财产安全。因此，施工单位应当始终秉持“质量至上”的宗旨，在材料选用、施工准备、混凝土拌合、混凝土浇筑振捣、后期养护等工序大做文章，将混凝土裂缝的产生概率降到最低点。

1 混凝土裂缝的主要类型与产生原因

1.1 干缩裂缝

干缩裂缝的产生时间一般在混凝土养护期结束后的15d左右，在这一期间，由于外部环境干燥，导致混凝土表面的水分蒸腾速度较快，混凝土本身的变形量也将逐步增大。而混凝土内部在经过养生期以后，变形量已经极其微小，因此，与混凝土表面的变形量形成一个巨大的反差，进而产生一个较大的拉应力，促进了干缩裂缝的快速形成。一般情况下，干缩裂缝常常遍布混凝土表面的大部分区域，并且呈现出细小的网状或者平行线状的微小裂缝，裂缝宽度往往介于0.05mm—0.2mm之间[1]。

1.2 塑性收缩裂缝

从混凝土浇筑工序开始到混凝土终凝，需要一段漫长的硬化时间，在混凝土持续硬化过程中，表面水分蒸必速度快，在这种情况之下，混凝土极易产生塑性收缩裂缝。如果外界气温较高、风力加大，便助长了水分蒸发速度，这时，出现塑性收缩裂缝的概率也将明显增大。这种裂缝类型多现于混凝土表面，呈现出不规则缝隙，而且每一条缝隙的长度各不相同，有的裂缝长度可以达到3m左右，而最大宽度能够达到5mm左右。如果不及时予以处理，这些裂缝的宽度将进一步增大，严重的还会造成混凝土整体结构断裂。

1.3 温度裂缝

水利工程施工中使用的混凝土多为大体积混凝土，受到水泥水化热的影响，混凝土内部的热量无法及时排出，进而在体内越积越多，在这种情况下，混凝土内部温度不断飙升，并与外部温度形成巨大的反差，这时，混凝土内部产生的拉应力将远远超过混凝土本身的承载能力，而产生形状不一、分布不均的裂缝，这些裂缝在混凝土表面常常呈现出纵横交错的状态，不仅影响混凝土的美观度，同时，也容易埋下重大的安全风险隐患。

1.4 混凝土裂缝的产生原因

水利施工混凝土裂缝的产生原因主要与施工材料、混凝土配合比以及现场施工技术有着直接关联。首先，预制混凝土的主要材料是水泥和各种粒径的砂石，如果这些材料质量不达标，将严重影响混凝土的结构强度，进而产生各种不同类型的裂缝缺陷。比如对水泥这种原材料来说，如果在运输过程中，出现雨淋或者受潮的情况，水泥本身的强度值就会大幅降低，若采用这种材料来预制混凝土，混凝土出现裂缝的概率也陡然上升。其次，在拌制混凝土之前，需要根据标准配合比，来预制混凝土，如果混凝土配合比例失衡，也将严重影响混凝土的整体质量。

2 水利工程混凝土裂缝控制措施

2.1 严控原材料质量

水泥水化热是温度裂缝形成的主要原因，这一影响因素无法彻底根除，但是，却可以将影响程度降到最低点。比如选用水化热低、凝固时间长、后期强度高的水泥，可以有效降低温度裂缝的产生概率，因此，在水利工程施工中，多选用矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥等。以火山灰硅酸盐水泥为例，这种水泥主要是由硅酸盐水泥熟料和20—50%的火山灰质混合材料加入适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，其水化热为315～420J/g，而普通硅酸盐水泥的水化热达到375～525J/g。

2.2 合理选择骨料

砂石骨料是组成混凝土的重要成分，在选择砂石骨料时，应当遵循“少用水、少用水泥”的原则，这样可以大幅降低混凝土的收缩性与泌水性。在配合比例不变的情况下，施工单位应当优先选择碎石作为混凝土骨料，因为这种骨料本身强度高，抗裂性好，所以，将碎石作为粗骨料，能够有效防止混凝土裂缝的产生[2]。

2.3 合理添加掺合料

为了改善混凝土的和易性，提高混凝土的结构强度，在拌合混凝土时，通常在混凝土拌合料当中添加粉煤灰、硅粉、矿渣粉、烧粘土等矿物质掺合料，这些材料能够节省大量的水泥，降低混凝土的水化热，同时，混凝土强度也将大幅提升。

2.4 合理使用外加剂

为了最大限度的降低混凝土裂缝的出现概率，施工单位可以适当在混凝土拌合料当中使用一些外加剂，常用的外加剂品类主要包括减水剂、膨胀剂等。减水剂可以有效减少水泥的用量与水的用量，因此，具有较好的经济性。而膨胀剂能够减缓和抵消混凝土收缩时产生拉应力，这就有效遏制了混凝土裂缝的产生。

3 水利施工混凝土裂缝防治技术

3.1 灌浆、嵌缝封堵技术

该技术主要适用于对混凝土结构整体性有所影响或者对防渗漏提出严格要求的混凝土裂缝修补。在应用该技术时，首先使用压力设备将胶结材料压至混凝土的裂缝当中，在施工当中，较为常用的胶结材料包括水泥砂浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。当胶结材料进入混凝土裂缝以后，将快速硬化而与原混凝土结构组成一个整体，进而达到消除裂缝的目的。而嵌缝技术主要是使用塑性填充材料或者刚性止水材料，施工时，需要沿着裂缝的边沿开凿出一个槽体，然后，将填充材料注满槽体，来封堵混凝土裂缝。塑性填充材料主要包括塑料油膏、聚氯乙烯胶泥以及丁基橡胶等，刚性止水材料一般以聚合物水泥砂浆为主。

3.2 表面修补技术

该技术主要适用于面积大、裂缝宽度较小的混凝土裂缝的防渗处理。在应用表面修补技术时，一般采取增加水泥砂浆层或者细石混凝土面层的方法。施工时，首先利用工具对裂缝周边的表面隆起部分进行凿毛处理，然后将裂缝凿成深度在15mm—20mm之间、宽度在150mm—200mm之间的沟槽，当沟槽成型以后，应当利用钢丝刷配合高压水对沟槽内部进行清洗，使沟槽内的混凝土充分湿润，接下来，在沟槽底部刷涂一层水泥砂浆，刷涂砂浆过程中，应当使用1∶2比例的水泥砂浆刷涂两到三层，刷涂厚度应当控制在10mm—20mm之间，并利用铁抹将砂浆表面抹光，最后利用水泥净浆以及1∶2.5的水泥砂浆抹压4至5遍，进而形成一个刚性防水层。通过这种方法，不仅能够修补混凝土裂缝，而且能起到防水、防渗作用。

3.3 实时监测温度

混凝土温度监测贯穿于混凝土浇筑与养生全过程，在浇筑阶段，需要对混凝土的浇筑温度进行实时监测，在混凝土养护阶段，需要对外界气温、混凝土内外温差进行监测，工程技术人员通过监测数据的观察与分析，能够及时获取混凝土结构的温度变化情况。在监测混凝土温度时，需要在混凝土结构当中预埋钢管管件，然后利用便携式电子温度计测定混凝土内部温度。近年来，随着信息技术的迅猛发展，技术人员可以利用计算机技术对混凝土温度实施自动监测，这样，可以大幅提升监测精度。

3.4 混凝土养护技术

在混凝土养护期间，应当始终保持湿润状态，尤其对水利工程来说，大体积混凝土数量较多，因此，应当采取蓄水养护或者流水养护的方式，养护时间视外界温度而定，一般介于14～28d之间。由于水泥材料本身存在水化热问题，除了采取降温措施外，应当避免水化热高峰的集中出现。当混凝土浇筑工序结束后，施工人员可以利用塑料薄膜、彩条布或者湿麻袋覆盖在混凝土表面，并实时对混凝土的内外温度进行测量，以获取混凝土内外的温差值，一旦内外温差较大，则需要及时对其进行洒水降温处理。

3.5 浇筑振捣施工中的注意事项

在拌制混凝土时，可以采用二次投料技术，来减少混凝土上下层之间的强度差，这样可以有效阻止水分集中，使砂石与水泥砂浆能够快速结合成一个整体结构，在这种情况下，也将加快硬化速度，硬化界面的过渡层结构也能够保持紧密贴合状态，这样一来，混凝土本身的结构强度也将提升10%左右。在振捣施工中，对于混凝土基础的垂直施工缝以及混凝土结构接缝，应当采取二次振捣的方法，振捣时间最好在混凝土浇筑60min以后进行。另外，浇筑施工是混凝土施工的一道关键工序，浇筑时，应当采取多次分层浇筑的方法，为了充分释放混凝土的水化热，每一个浇筑层应当按照施工缝处理，每一层的厚度应当保持在0.6～2.0m之间，当下层混凝土温主降至标准限值以后，方可浇筑上层混凝土，这样，能够将上下层混凝土的温差控制在一个合理区间内，进而降低温度裂缝的产生概率。

4 结语

水利工程是利国利民的民生工程，在国家基础设施建设当中始终占据着主导位置，因此，施工单位应当高度重视施工质量，尤其在混凝土施工中，应当积极借鉴成功的混凝土裂缝防治经验，不断提高技术人员的专业技术水平，在有效防治混凝土裂缝的同时，为社会奉献出更多的优质工程与精品工程。