淺析水利工程中混凝土裂縫的成因

摘 要：混凝土是水利工程中重要的建筑材料，混凝土裂縫問題又是混凝土工程中最難解決的問題之一，這不僅影響水利工程的外觀，還會降低水利工程的使用壽命，必須要予以高度重視。本文分析水利工程中混凝土裂縫產生的原因，給出一些解決措施，為水利工程的混凝土施工提供參考。

關鍵詞：水利工程 裂縫 成因 修補

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0050-01

1 混凝土簡介

在水利工程中，混凝土施工非常普遍，混凝土結構常用作擋水、發電、輸水和排沙等。混凝土是一種以砂石為骨料，加以水泥、水和其他材料混合而成的復合型脆性材料。目前水利工程中應用混凝土形式為混凝土重力壩、混凝土碾壓混合壩和混凝土面板堆石壩等，混凝土結構已經成為現代水利工程中重要的建筑材料。混凝土結構施工過程中，由于技術、環境和材質等問題使得很多混凝土結構中出現裂縫，這不僅僅影響水利工程的美觀，還會嚴重影響水利工程的結構強度、穩定性和安全性，因此在施工過程中必須要做好預防和處理裂縫措施，確保混凝土結構的施工質量。

2 混凝土結構產生裂縫的形式和原因

2.1 表面干縮裂縫

混凝土的表面干縮裂縫通常出現混凝土的養護結束之后或者混凝土澆筑施工7天左右。混凝土結構會隨著的水泥漿中的水分的蒸發出現收縮，這種收縮是單方向的，不可逆轉。干縮裂縫產生的根源是混凝土結構的水分蒸發程度的差異造成的，混凝土在收縮過程中，表面的水分蒸發快，變形的速率也很快，而混凝土內部的水分蒸發較慢，變形速率很小，這時候混凝土表面的收縮變形因為受到內部結構約束，形成了較大的拉應力，從而使得混凝土表面出現干縮裂縫。干縮裂縫表現形式為混凝土表面出現網狀或者線狀的細裂縫，寬度一般在0.05～0.2 mm之間，這種裂縫在大體積的混凝土結構中經常出現。我們知道干縮裂縫會嚴重影響混凝土結構的抗滲性，進而引起鋼筋等骨架腐蝕和損壞，降低水利工程的耐久性，尤其是在水壓力的作用下很容易出現水力劈裂，降低水利工程的承載力。通過分析干縮裂縫的成因發現，它的形成是和混凝土的水泥成分、水灰比、水泥的用量以及骨料和外加劑有關。為了避免混凝土結構出現干縮裂縫，可以使用干縮性較小的水泥，在不影響水利工程質量的前提下，適當地降低水泥的用量，同時也要控制好混凝土的水灰比大小，可以添加減水劑。還需要做好混凝土的早期養護工作，養護期間要做好混凝土的保溫盒保濕工作。

2.2 塑性收縮裂縫

混凝土的塑性收縮裂縫是指混凝土結構在終凝之前，表面的水分散失或者蒸發過快而產生的收縮裂縫，這種裂縫一般出現在氣候干熱或者大風天氣，其表現形式為中間寬兩端細長，裂縫之間互不連貫，裂縫的長度可以達到1～2 m，寬度達到1～5 mm。產生的主要原因為混凝土結構在終凝前的強度很低或者幾乎沒有強度，尤其是在干熱和大風天氣，混凝土表面水分的散失速率更快，在結構內部的毛細管中產生較大的負壓，使得混凝土急劇收縮，在這個階段混凝土結構的強度無法抗拒本身收縮，進而形成裂縫。混凝土結構出現塑性收縮裂縫的原因與混凝土的水灰比、凝結時間、外部環境和濕度等有關。

為了避免出現塑性收縮裂縫，可以使用早期強度比較高和干縮性較小的硅酸鹽水泥，對于混凝土的水灰比和水泥品質要充分做好試驗，澆筑過程中的振搗要密實，在干熱或者大風的天氣要做好養護工作，確保混凝土的溫度和濕度滿足工程的需求。

2.3 溫度裂縫

溫度裂縫一把出現在大體積的混凝土結構的中間位置。在混凝土澆筑之后，混凝土凝結過程中，我們知道水泥的水化作用會產生大量的水化熱，這種水化熱在大體積混凝土結構中很難散發，進而使得混凝土結構內部的溫度急劇上升，而在混凝土結構表面散熱較快，這樣結構內外產生溫差，再加上混凝土結構內外熱縮型差異，在混凝土的表面會出現拉應力。當拉應力超過混凝土表面的抗拉強度，在混凝土結構的表面就會產生裂縫，這種裂縫多形成于混凝土施工的后期，也只會在混凝土的表面形成。

溫度裂縫在混凝土結構的表面分布沒有規律，在大體積混凝土結構中時縱橫交錯，在梁板類的混凝土結構中裂縫一般平行于短邊。外界溫度變化的程度也會影響溫度裂縫的寬度，通常在夏季較窄，冬季較寬。溫度裂縫的出現必將引起混凝土的碳化以及鋼筋的腐蝕，進而影響水利工程的質量。通常采用的預防措施有：使用低熱或者中熱的水泥；合理減少水泥的用量；降低混凝土的水灰比；改善極端天氣的澆筑溫度，添加減水緩凝劑；預留溫度收縮縫等。

2.4 沉陷裂縫

混凝土結構的沉陷裂縫的產生多是由于混凝土結構的地基土質不均勻和松軟、回填土夯實度不夠等因素使得地基出現不均勻沉降而產生裂縫，還可能由于混凝土澆筑過程中模板的剛度不足和模板的支撐出現異常等情況造成沉陷，尤其是在冬季施工過程中，模板底部支撐在凍土上，在凍土解凍之后致使混凝土結構出現裂縫，這種裂縫和模板支撐變動的情況有關，通常與地面垂直，沉陷的情況和裂縫的寬度成正比，手外界溫度變化的影響作用較小，在地基或者支撐模板穩定之后，沉陷裂縫也就停止變化。

根據沉陷裂縫產生的原因，可以采取以下措施來避免：對松軟地基或者回填地基在混凝土澆筑前做好加固和夯實施工；確保支撐模板具備足夠的剛度和強度，不會出現位移或者沉陷；模板的拆除時間要合理并且要注意拆卸的先后次序；在凍土上施工要做好防沉陷的防護措施。

3 混凝土裂縫的常用修補方法

在水利工程中，混凝土裂縫在有水流入之后，由于混凝土析出物使得有些裂縫能夠自愈，對于不能夠自愈的裂縫必須要采取一定的方法進行修補。下面介紹一些修補方法。表面修補法：在混凝土的裂縫表面涂刷涂料，只要適用于裂縫的寬度在0.3 mm以下，且該裂縫對混凝土的承載力和結構沒有影響。灌漿法：該方法適用于裂縫對混凝土結構有影響和需要進行防滲處理。利用高壓設備將填縫膠材料灌入到裂縫中，在灌漿材料硬化之后和混凝土形成一個整體。結構加固法：對產生裂縫的混凝土結構表面添加構件，這種修補方法適合裂縫影響混凝土構件的性能。常用的方法有：構件外部加設鋼筋、增加支點等。

4 結語

水利工程的混凝土施工過程中產生裂縫的原因有很多，在具體的施工中，需要采取多種預防措施盡量避免產生裂縫。對于已經產生的裂縫需要進行科學分析，采取合理的修補措施，確保混凝土結構的性能。

參考文獻

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