水利工程混凝土結構裂縫成因及其防治措施

李恒 彭麗淑

摘要：本文分析了水利工程混凝土結構裂縫的類型，提出合理的控制措施和有效的混凝土裂縫處理辦法，為提升水利工程裂縫控制工作質量提供充足的理論依據，以期推動水利工程事業的整體發展。

關鍵詞：混凝土裂縫;控制;水利工程;施工技術

引言：水利工程建設項目長期效益的發揮，需要施工質量的支持，在長期的水利工程項目運維實踐過程中，水利工程項目常見的質量病害之一為混凝土結構裂縫。混凝土為主要的水利工程項目施工材料，但限于溫度、外界環境等因素的影響，可能導致混凝土結構性能出現不良變化，最終出現結構裂縫。

一、現階段水利工程混凝土結構裂縫的類型

1.1干縮裂縫

在水利工程混凝土施工中，容易出現干縮裂縫。這種裂縫通常出現在混凝土養護階段，常見于養護兩周后。當混凝土受外界環境影響后，表面水分迅速流失，導致混凝土變形;當混凝土內部濕度未發生較大變化時，其變形程度較小。混凝土表面出現干縮變形后，受內部約束產生拉應力，從而形成干縮裂縫。

1.2塑性收縮裂縫

在混凝土澆筑施工后，如若混凝土凝結前表面水分未得到有效控制，出現迅速失水狀況，則會引發塑性收縮裂縫。塑性收縮裂縫的形成和混凝土施工階段的氣候環境有一定關系，混凝土施工中遇到大風、干熱天氣時，容易產生塑性收縮裂縫，一般呈現中間較寬、兩端較細的狀況。除此之外，也和混凝土水灰比、凝結時間、相對濕度等因素有關。

1.3沉陷裂縫

沉陷裂縫是水利工程混凝土施工中常見的一種裂縫類型，主要原因在于混凝土結構地基強度和硬度不符合施工要求，土質松軟、填土時沒有壓實、存在浸水狀況等，這些都會致使地基結構不穩，出現不均勻沉降。而且如若模板剛度不達標，或是模板支撐之間的距離超出標準范圍，同樣也會出現沉陷裂縫，常見于冬季。沉陷裂縫屬于貫穿性裂縫，沉陷情況影響裂縫走向和寬度。沉陷裂縫不會受溫度變化影響，只要地基趨于平穩，沉陷裂縫也會穩定。

1.4溫度裂縫

溫度裂縫的形成是因為混凝土內部溫度和外部溫度相差過大，水化熱過高。尤其是在混凝土體積較大時，其內部會存留較多水化熱，并不容易散發，以至于混凝土內部溫度迅速升高，而混凝土表面散熱速度也非常快，外部溫度快速下降，導致內外溫差較大，致使混凝土表面產生拉應力。如若混凝土的抗拉強度無法承受拉應力，便會形成裂縫。

二、水利工程混凝土結構裂縫的有效防治措施

2.1加強材料控制，提高混凝土抗裂性

在水利工程混凝土施工過程中，混凝土的結構性能受原材料質量影響較大。為防止水利工程混凝土結構出現裂縫，必須加強對混凝土材料質量的管理，盡量減少混凝土水化熱現象。在拌制混凝土時，應當選擇適宜的水泥材料，如使用低熱型的礦渣硅酸鹽水泥，同時，還應合理控制水泥用量，可先通過試驗獲取適宜的配比方案，嚴格按照相關配比要求進行拌制，水泥量一般情況下不可超過 450kg/m3。此外，水的含量也應當加以控制，降低水化熱，減少混凝土拉應力。可將活性混合料摻入到混凝土中，有效把控混凝土的最高溫度值，不可超出規定范圍，確保混凝土性能達標。根據實際情況來選擇是否添加減水劑或是粉煤灰，提高混凝土結構。在選擇砂料時，要控制其細度，而且含泥量不可超過 1%，碎石針片狀應低于 10%。還應不斷提升混凝土的抗裂能力，嚴格把控混凝土拌制的每一個環節，在減少水化熱的同時，控制骨料的雜質含量，一般要將含砂率控制在 40% 左右，常見材料有花崗巖、石灰巖等。如需使用速凝劑，需要根據施工實際情況，選擇適宜的型號，避免混凝土收縮量的增加。

2.2 科學設計混凝土配合比，穩定混凝土結構

（1）科學設計配合比。通過試拌確定最終配合比方案。（2）控制水膠比。增加適量粉煤灰，選擇二級配粗骨料，以確保混凝土性能達標，使之具有較好的抗腐蝕能力，避免出現收縮現象。（3）嚴格把控水泥溫度。在拌制時，防止其迅速升溫，出現裂縫。（4）設置鋼筋層。根據施工要求確定鋼筋層厚度，降低結構約束力，從而規避裂縫病害。（5）避免不均勻沉降。嚴格按照相關規定來執行作業，不可忽視每一個細節，還需要有效改良混凝土構造，將重量控制在適宜范圍內，增強內部結構的同時，提升混凝土外部性能。

2.3 優化施工工藝，管理施工過程

為防止水利工程混凝土出現裂縫，應轉變傳統施工方式，不斷優化施工工藝，規范混凝土施工流程，嚴格落實相關規章制度，保障水利工程混凝土施工質量。可充分利用分塊施工法，包括橫縫分塊、斜縫分塊和豎縫分塊。此施工工藝順利實施的前提在于科學制備混凝土，確保混凝土拌制質量達標，開展高效的混凝土澆筑作業，有效把控混凝土體積。加強對水利工程混凝土施工過程的管理，實施全面、全過程管理措施。①在實施混凝土澆筑作業前，需要先關注近期天氣狀況，一般來說要盡量避免在高溫或是溫度驟降的天氣進行澆筑作業，如若無法規避天氣因素，出現暴曬、多風等狀況，應做好相應防范措施，適時遮擋，將溫度控制在適宜范圍內。②為避免混凝土施工中出現沉縮裂縫，可以實施二次振搗法，在混凝土初步凝結后再對其進行二次振搗，使之液化，減少粗骨料中的水膜，以免存在過多的收縮量，影響混凝土質量。另外，泵送混凝土一定要實施二次振搗，如此才能保證施工質量。③為避免混凝土出現塑性收縮裂縫，需開展大面積的抹光施工，充分利用機械收光機進行作業，使混凝土保持平整，增強混凝土的表面強度，終凝之前還需要人工二次抹光。

2.4 加強溫度控制，做好養護工作

（1）要控制混凝土的發熱量，科學配制配合比。可采用普通硅酸鹽水泥，如若條件允許也可使用低熱硅酸鹽水泥，此種水泥有一定的微膨脹效果，能降低水泥的溫度，減少水化熱。（2）合理把控水泥原材料的含量。在設計階段，需要以滿足施工要求為前提，優化施工方案，選擇適宜的骨料級配，并利用外加劑提升混凝土強度。（3）控制出料口溫度。春季和秋季是開展混凝土澆筑施工的最佳季節，夏季應在晚上進行混凝土澆筑施工，規避溫度較高的時間段。在拌和混凝土時，可適當增添冰水進行降溫，需預冷處理骨料，可搭建涼棚，應用地下水拌和。通常來說，春季或夏季施工，混凝土澆筑溫度不可超過20℃;秋季或冬季施工，溫度必須達到 15℃以上。（4）重視混凝土散熱工作。將水管預埋于混凝土內部，利用循環冷水達到降溫目的，避免混凝土內外溫差過大，產生溫度裂縫。（5）做好混凝土養護工作。混凝土養護作業一般開始于混凝土澆筑施工工序后，有效的混凝土養護工作能防止混凝土出現裂縫，強化混凝土強度。要根據施工要求和混凝土表面強度的實際情況，制定適宜的混凝土養護方案。通常養護時間不可低于 28d。

2.5 實施有效的混凝土裂縫處理技術

若水利工程混凝土已經出現裂縫，應實施有效的混凝土裂縫處理技術，防止裂縫面積越來越大，影響混凝土結構的穩定性。常見的處理技術有以下幾種，可根據實際情況進行選擇。

（1）表面處理法。如果沒有漏水，未深入到鋼筋表面的裂縫，可以通過表面涂抹法進行處理;如大面積漏水或是出現蜂窩麻面狀況的裂縫，則需要進行表面貼補處理，以做好防滲工作。（2）填充法。一般適用于具有一定寬度的裂縫，這種方式是直接往裂縫中填充修補材料，施工簡便，花費的修補成本也較低。若裂縫寬度小于 0.3mm、較淺或存在填充物，應開 V 形槽后再填充，效果會更好。（3）灌漿法。灌漿法的適用范圍較廣，無論是小裂縫，還是較大的裂縫，都可以通過這種方式進行修復，而且可以取得不錯的修復效果。主要是通過壓送設備將補縫漿灌入裂縫中，使之形成閉塞。

結語：

綜上所述，加強對水利工程混凝土結構裂縫的研究，改進傳統水利工程混凝土施工方式，可以規避水利工程混凝土結構裂縫的出現，保障水利工程混凝土質量，改善混凝土性能，從而推動水利工程的可持續發展，實現水利工程經濟效益最大化，提高其安全性。

參考文獻

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