水利施工中混凝土裂縫成因及防治對策

王小寧 牛艷敏

（河南金鷹建設集團有限公司，河南 平頂山 467000）

1 水利施工中混凝土裂縫的類型

雖然混凝土本身具有較強的性能優勢，但其同樣會受到一些因素影響而產生裂縫。就水利施工而言，其施工中常見的混凝土裂縫類型主要有龜縮裂縫、塑性收縮裂縫、沉陷裂縫以及溫差裂縫。

1）龜縮裂縫是混凝土發生失水而使混凝土結構過于干燥，壓縮應力超過混凝土內部抗壓能力從而產生收縮裂縫。這類裂縫一般為網狀分布形態，其直接影響就是降低混凝土結構的防滲與抗壓能力，因此這種裂縫對水利工程有著較大危害。

2）塑性收縮裂縫同樣是因混凝土內水分流失導致，但其與龜縮裂縫的區別在于其是在混凝土凝固之前發生的。這種裂縫的產生多受自然條件如較強風力、太陽暴曬等影響而造成，在外觀形態上主要是兩邊窄中間寬，這種裂縫同樣影響水利工程質量。

3）沉陷裂縫主要是因地基地不均勻沉降而造成的，其一般在水利工程中都是以貫穿性裂縫形態存在，且地基沉降方向與深度都將影響其裂縫寬度。這種裂縫對水利工程結構的穩定性將會產生較大 影響。

4）溫差裂縫主要是由混凝土內外部溫差存在而造成的。這是因為混凝土自身的水化熱過程會產生大量熱量，但混凝土體內外的散熱速度是不同，其表面散熱速度較快，而內部熱量散熱較慢，導致大量熱量在內部積聚，從而使內外部產生較大溫差。這種溫差所產生的巨大張力會超出混凝土本身的抗拉應力，進而出現裂縫。

2 水利施工中混凝土裂縫成因

水閘是一種以閘門擋水為主的低水頭水工建筑物，其主要功能為擋水、泄水，一般在平原地區應用較為廣泛，多修筑于河流出入口，因此在軟土地基上施工極為普遍，這也是導致水閘開裂的一個主要原因。據大量實踐研究發現，底板、墩墻是水閘裂縫多發地，形成水閘混凝土裂縫的因素較多，如設計不合理、基礎處理不當、結構型式復雜等。此外，因混凝土溫度變化等因素，同樣會產生裂縫。基于此，為了更好地找出科學、合理、有效地防治對策，必須對其裂縫產生原因有一個清晰的認識，才能保證采取的防治對策切實可行，才能為工程建設質量提升提供可靠保障。

第一，于底板而言，基礎對其約束較大，或底板對墩墻有較大約束，這種情況下，均會大幅增加拉應力，導致混凝土開裂；

第二，混凝土齡期過早，當溫差較大或突遇寒流，極易在混凝土表面產生溫度梯度，從而產生溫度裂縫；

第三，待振搗完混凝土之后，伴隨水泥凝結、硬化，在空氣中混凝土的水分將一點點消散，從而出現混凝土干縮問題，并產生濕度變化梯度，導致混凝土產生裂縫；

第四，在混凝土內部材料中，同樣會出現自生體積變形現象，因水化熱作用，水分過度消耗，水泥水分不足，將出現自干燥情況，從而出現混凝土裂縫；

第五，由于水閘結構復雜、設計不合理等因素同樣會出現裂縫。

3 水利施工中混凝土裂縫的防治對策

3.1 合理選擇混凝土材料

首先，選擇低熱水泥。水泥品種、水泥用量、混合料類型等均會影響混凝土絕熱溫升，其中水泥品種影響是因水泥礦物成份的不同，將影響其發熱量。鋁酸三鈣是水泥礦物成分中發熱速率最快且發熱量最大的成分，水泥細度對最終發熱量的影響不大。因此，在水泥選擇時，需采用低熱水泥。

其次，選擇熱學性能好的骨料。在混凝土各組成材料中，石子所占比例較高，可達到63%～65%，因此將嚴重混凝土熱性能。其次為砂子，占比可達到22%～23%。因此，在混凝土組成比例中，粗骨料所占比例可達到89%以上，也就是說粗骨料的礦物性質很大程度上將決定混凝土的熱能。基于此，在混凝土溫度控制中，選擇熱學性能好的骨料是減少混凝土開裂的主要方式之一。在經濟性原則下，一般可就地選擇天然骨料作為施工用料，若本地天然骨料不足，則可選用人工 骨料。

再次，減少膠凝材料的用量。粉煤灰是混凝土內的主要摻料，通過粉煤灰材料的摻加，可減少混凝土早期強度，極限拉伸值，最終降低混凝土發熱量。因此，于大體積混凝土抗裂來講，適當摻加粉煤灰具有重要作用。

3.2 確定混凝土澆筑時間

在混凝土澆筑施工中，應與高溫季節、嚴寒季節錯開。其一，避開高溫季節施工。混凝土水化反應可以看作是一個放熱反應，混凝土屬于導熱不良體，混凝土內部熱量消散難度較大，若施工時溫度較高，更會影響散熱速度。尤其是在早期階段，混凝土將大量把外部環境熱量吸收進來，這種情況下，將增加混凝土內部溫度，不利于溫度控制。為此，應盡可能不在夏季施工。若必須施工，則可選擇溫度較低的時間段施工，如夜間。此外，還要做好混凝土養護工作。其二，避開寒冷季節施工。不僅混凝土材料級配、配合比會對水泥水化速度產生影響，隨著溫度的變化，極易產生問題。若溫度較低，水泥水化作用將逐步降低，從而增加混凝土凝固時間。

3.3 改善約束

1）合理分縫分塊。分縫分塊是指混凝土通過縱、橫縫設置，將其整體劃分為若干塊柱狀結構進行有計劃地澆筑。這樣可減少混凝土澆筑面積，因水閘體積較大，各個部位所受荷載均不同，極易產生不均勻沉降問題，從而導致開裂。為此，將沉降縫設于不同基巖位置，可有效避免裂縫產生。

2）控制澆筑層厚度和層間間歇時間。施工階段，澆筑厚度及層間間歇直接影響散熱效果。隨著澆筑層厚度的增加，散熱效果將會越來越差。因此，應合理控制澆筑層厚度。此外，相比混凝土早期最高溫度產生的時間，若間歇時間過大，將不利于新澆筑的上層混凝土防裂控制。基于此，一般可采用短間歇連續均勻上升的方法，且15天以內控制層面間歇時間。

3）設置后澆帶。作為一種臨時變形縫，在施工階段后澆帶的設置，可使結構充分變形，消除結構內的久變形縫，從而達到建筑物無需進行變形縫設置的目的。

3.4 做好混凝土養護

在混凝土防裂處理中混凝土養護極為重要。一般在澆灌完混凝土后，只有在溫度等條件適宜的情況下，才能進行養護。與其他工程不同，水閘混凝土具有較大裸露面，當溫度變化較大的情況下，在施工前期極易產生裂縫問題，隨著時間的增加及自然因素的影響，裂縫將持續加深，不斷發展，從而影響結構穩定。為此，養護極為關鍵，一般可將一層草袋、土工布等覆蓋于閘底板位置，隨后加鋪一層防水塑料膜。由于水閘存在垂直面，如底板側面等，盡可能選擇竹膠模板進行養護，此類材料導熱系數小，且具有良好保溫作用。

4 結束語

綜上所述，混凝土是水利工程施工中的一種重要材料，是水利工程建設的基礎。雖然混凝土材料具有諸多性能優勢，尤其在結構強度與防滲性方面較為出色，但水利施工中還是常常出現混凝土裂縫問題，這對水利工程的建設質量造成影響。在當前我國水利工程建設需求量不斷增加，工程建設質量要求日益提升的情況下，更需要我們對混凝土裂縫問題做好防治，從而切實提升我國水利工程建設的整體 水平。