水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術分析

□廖偉房（廣東省科源工程監理咨詢公司）

0 前言

在水利工程的施工過程中，混凝土是必須運用到的原材料之一。混凝土裂縫是由混凝土作為主要材料修建的構筑物在混凝土自身因素和外在環境因素下出現的裂縫現象，混凝土裂縫的出現對水利工程的最終質量帶來了很大的威脅。有效控制水利工程施工過程中混凝土裂縫的產生，對水利工程的整體質量有極大提高。

1 水利工程施工過程中混凝土裂縫產生的原因

在水利工程施工過程中，混凝土裂縫產生的原因主要有兩種，一種是由于混凝土內部物理性質變化產生的裂縫，一種是由于混凝土施工過程中外界環境施加的變化造成的混凝土結構裂縫。混凝土裂縫的產生原因如下：

1.1 混凝土自身變化產生的裂縫

由于混凝土自身因素引起的裂縫可以分為3種，分別是沉降裂縫、收縮裂縫和塑性裂縫。

首先，混凝土的沉降裂縫產生的原因主要是在混凝土的配置攪拌過程中，對混凝土自身的配合比設計不合理，例如:混凝土中粗細集料的配合比例不當、水與石灰的配合比例不當等，或者是在混凝土的攪拌過程中粗料厚度過大但振搗工作不充分、不均勻，導致混凝土在凝結的過程中粗大的集料逐漸下沉，細小的集料逐漸上浮，最終產生不均勻的沉降，導致混凝土表面裂縫的出現。沉降裂縫一般會出現在混凝土初凝的過程之中。

其次，混凝土的收縮裂縫產生的原因主要是混凝土自身在結硬過程中發生體積變形，變形的力量與混凝土自身的約束力相互作用而產生的裂縫。混凝土收縮裂縫的產生原因主要與自身的材料特性有關，收縮裂縫過大時會貫穿混凝土構件整體，在混凝土配筋率較高的構件中出現的較為頻繁。此外，在對已經成型的混凝土進行重新澆灌時也比較容易出現收縮裂縫。

最后，混凝土的塑性裂縫主要是指在混凝土澆筑后的一段時間內，混凝土本身還處在塑性收縮的狀態，混凝土混合料中的固體顆粒會在重力的作用下由下向上浮動，這種移動在受到鋼筋骨架或者模板約束的力量時，就容易在上部形成沿鋼筋長度方向的裂縫。這種裂縫一般稱為塑性裂縫。

1.2 外界因素對混凝土產生裂縫的影響

外界因素對混凝土造成影響導致混凝土產生的裂縫種類,主要包括施工環境造成的裂縫和施工工藝造成的裂縫兩種。

首先，由于施工環境導致的混凝土裂縫，溫度裂縫是最常見的一種。溫度裂縫指的是因為混凝土自身與外界的溫差相差過大，造成混凝土內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力，最終使混凝土表面產生了裂縫。溫度裂縫一般出現在混凝土工程的后期，在大體積混凝土表面或者溫差變化較大的地區出現的頻率比較多。在太平嶺隧道工程的修建過程中，由于處于冬季，會影響混凝土溫度裂縫的出現。另外，由于工程結構地基土質較為松軟或者地質不均勻，以及在進行回填土時沒有進行壓實作業或者混凝土結構在施工過程中浸水等原因，會使混凝土結構發生不均勻沉降引起的裂縫稱之為沉陷裂縫。沉陷裂縫的出現與地基的變化情況有關，沉陷裂縫較大時通常會伴有混凝土建筑物的錯位，當地基穩定下來，沉陷裂縫也不會再變化。

其次，由于施工工藝造成的混凝土裂縫主要是指沒有按照標準的施工工藝、未嚴格遵循施工流程造成了混凝土裂縫的出現。例如:在混凝土攪拌過程中，對混凝土的攪拌不充分、振搗不密實，使得混凝土產生一定的離析現象，內部集料沒有均勻，在混凝土結構施工完畢之后就會產生不均勻的拉應力，最終造成混凝土裂縫的出現。再比如在鋼筋混凝土結構施工完畢之后，對鋼筋混凝土的保護層厚度施工不足，造成了空氣中有氧化物浸入，誘發鋼筋混凝土中的鋼筋生成氧化鐵，使得鋼筋生銹。在生銹的鋼筋和原有鋼筋的體積作用下，使得混凝土內部產生一定的膨脹應力，最終導致混凝土裂縫的出現。

2 水利工程施工過程中控制混凝土裂縫的技術措施

2.1 控制混凝土原材料的質量

混凝土原材料的質量，決定著混凝土調配攪拌完成之后的質量，也是引發混凝土自身出現裂縫的主要原因之一，因此在水利工程的施工過程中必須控制混凝土原材料的質量。但值得注意的是，一定要根據當前工程的實際要求和國家的規定規范選取適合的原材料，合理添加混凝土添加劑。例如:在水利工程中選用的水泥是普通硅酸鹽水泥，該水泥具有安全性能好、早期強度高、后期強度穩定、抗滲能力強、干縮性小、耐寒性好、抗腐蝕性強等優點，適合較為陰冷的施工環境和施工季節；在混凝土的骨料中，可以選擇采用反擊破碎機軋制的碎石料，并且注意選擇堅硬、清潔、風化顆粒含量少的石料，在經過實驗檢驗合格后才大量使用。另外，還可以在混凝土的調配攪拌過程中摻入一定份量的外加劑，例如:高效減水劑和引氣劑兩種外加劑，可以滿足當前工程對混凝土防滲水性和脆性的要求。

經過對混凝土原材料的擇優選擇，可以有效減少混凝土因為自身原因產生裂縫的現象，促進水利工程施工質量的提高，有效避免因為混凝土裂縫而產生的返工、補休等工程。

2.2 控制混凝土的配合比與攪拌過程

混凝土的配合比對混凝土最后的質量影響至關重要，一旦混凝土的配合比例不符合工程的要求和混凝土自身的性質，必然給混凝土的質量造成極大的損傷。因此對混凝土的配合比例應該有3個過程，首先,在實驗室內設定出適合當前工程實際情況和國家規定的混凝土混合比例，然后按照該比例配置一定的混凝土用于工程試驗，確定混凝土配合比的正確適合與否，最后根據混凝土試驗工程的質量好壞確定混凝土的配合比。其次，混凝土的攪拌過程也應該嚴格要求，保證混凝土攪拌過程的均勻性、整體性，務必使混凝土不出現離析現象。在混凝土調配攪拌的過程中，應該充分考慮混凝土運輸時間的長短和外界氣溫的高低對混凝土坍落度的影響，根據測定的坍落度在設計規定的范圍內對混凝土的攪拌進行稍微的調整。最后，混凝土攪拌完成之后的運輸應該按照事先規劃好的路線進行運輸，在混凝土的運輸過程中應該嚴格禁止向拌合物中摻水，防止混凝土拌合物在運輸過程中發生離析現象。

2.3 控制混凝土的施工過程

在水利工程的施工過程中，控制混凝土的施工質量對防止混凝土工程出現裂縫也有很大地幫助。例如:采用二次振搗法，可以對已經澆筑過的、即將進入初凝過程的混凝土進行二次振搗，使混凝土重新液化，從而消除混凝土自身含有的粗大骨料、多余的水膜等，為混凝土構件提供更穩定、更均勻的混凝土施工質量，減少混凝土沉陷裂縫、塑性裂縫的發生。或者在混凝土工程施工完畢之后，對混凝土工程采取及時的保溫、保濕措施，在混凝土表面覆蓋上一層保溫膜，加強對外界氣溫的測量和防護，這樣可以有效控制混凝土溫度裂縫以及收縮裂縫的發生。在混凝土的施工過程中，尤其要注意加強對混凝土的振搗密實措施，清楚混凝土中的沁水，必要時可以在混凝土中摻加優質的粉煤灰，降低混凝土的水灰比，防止混凝土因為內部空隙太多而產生干縮裂縫。

2.4 控制混凝土裂縫的修補

對于已經產生裂縫的混凝土，施工單位也應該采取一定的技術手段進行修補。混凝土的裂縫可以分為死縫、活縫和增長縫3種，其中死縫可以使用剛性材料對裂縫進行填充，不會影響混凝土建筑本身的質量；活縫可以使用彈性材料進行修補，防止混凝土縫隙的擴大；對于增長縫，首先應該消除混凝土縫隙增長的原因，再根據縫隙的性質采用相應的材料進行修補。當前混凝土裂縫的修補方法主要包括充填法、注入法和表面覆蓋法3種。混凝土的裂縫修補應該以恢復混凝土自身的防水性和耐久性為目的，同時還要注意混凝土結構的安全以及美觀因素。

3 結語

作為水利工程施工過程中使用的主要材料，混凝土工程的質量好壞影響著水利工程質量的好壞。混凝土裂縫作為工程施工過程中最常見的混凝土質量問題，施工單位必須給予足夠的重視，使用先進的機械設備和防治技術，注重對混凝土原材料的選擇，嚴格控制混凝土施工過程中的質量控制，做好混凝土裂縫的修補工作，最終提高混凝土結構的質量，提升水利工程整體的質量水平。

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