水利施工混凝土裂縫防治技術分析

劉紅偉 李小霞

（1.聊城市水利開發投資公司，山東 聊城 252000；2.聊城市水利勘測設計院，山東 聊城 252000）

受到外部環境因素、施工技術水平、主觀人為因素的影響，在水利工程的混凝土施工當中，混凝土本身極易出現干縮裂縫、塑性收縮裂縫以及溫度裂縫，如果不及時予以修復，將給水利工程的主體結構造成致使打擊，甚至出現水利工程建筑倒塌、塌陷、決堤等重大安全事故，進而直接威脅人民群眾的生命財產安全。因此，施工單位應當始終秉持“質量至上”的宗旨，在材料選用、施工準備、混凝土拌合、混凝土澆筑振搗、后期養護等工序大做文章，將混凝土裂縫的產生概率降到最低點。

1 混凝土裂縫的主要類型與產生原因

1.1 干縮裂縫

干縮裂縫的產生時間一般在混凝土養護期結束后的15d左右，在這一期間，由于外部環境干燥，導致混凝土表面的水分蒸騰速度較快，混凝土本身的變形量也將逐步增大。而混凝土內部在經過養生期以后，變形量已經極其微小，因此，與混凝土表面的變形量形成一個巨大的反差，進而產生一個較大的拉應力，促進了干縮裂縫的快速形成。一般情況下，干縮裂縫常常遍布混凝土表面的大部分區域，并且呈現出細小的網狀或者平行線狀的微小裂縫，裂縫寬度往往介于0.05mm—0.2mm之間[1]。

1.2 塑性收縮裂縫

從混凝土澆筑工序開始到混凝土終凝，需要一段漫長的硬化時間，在混凝土持續硬化過程中，表面水分蒸必速度快，在這種情況之下，混凝土極易產生塑性收縮裂縫。如果外界氣溫較高、風力加大，便助長了水分蒸發速度，這時，出現塑性收縮裂縫的概率也將明顯增大。這種裂縫類型多現于混凝土表面，呈現出不規則縫隙，而且每一條縫隙的長度各不相同，有的裂縫長度可以達到3m左右，而最大寬度能夠達到5mm左右。如果不及時予以處理，這些裂縫的寬度將進一步增大，嚴重的還會造成混凝土整體結構斷裂。

1.3 溫度裂縫

水利工程施工中使用的混凝土多為大體積混凝土，受到水泥水化熱的影響，混凝土內部的熱量無法及時排出，進而在體內越積越多，在這種情況下，混凝土內部溫度不斷飆升，并與外部溫度形成巨大的反差，這時，混凝土內部產生的拉應力將遠遠超過混凝土本身的承載能力，而產生形狀不一、分布不均的裂縫，這些裂縫在混凝土表面常常呈現出縱橫交錯的狀態，不僅影響混凝土的美觀度，同時，也容易埋下重大的安全風險隱患。

1.4 混凝土裂縫的產生原因

水利施工混凝土裂縫的產生原因主要與施工材料、混凝土配合比以及現場施工技術有著直接關聯。首先，預制混凝土的主要材料是水泥和各種粒徑的砂石，如果這些材料質量不達標，將嚴重影響混凝土的結構強度，進而產生各種不同類型的裂縫缺陷。比如對水泥這種原材料來說，如果在運輸過程中，出現雨淋或者受潮的情況，水泥本身的強度值就會大幅降低，若采用這種材料來預制混凝土，混凝土出現裂縫的概率也陡然上升。其次，在拌制混凝土之前，需要根據標準配合比，來預制混凝土，如果混凝土配合比例失衡，也將嚴重影響混凝土的整體質量。

2 水利工程混凝土裂縫控制措施

2.1 嚴控原材料質量

水泥水化熱是溫度裂縫形成的主要原因，這一影響因素無法徹底根除，但是，卻可以將影響程度降到最低點。比如選用水化熱低、凝固時間長、后期強度高的水泥，可以有效降低溫度裂縫的產生概率，因此，在水利工程施工中，多選用礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥等。以火山灰硅酸鹽水泥為例，這種水泥主要是由硅酸鹽水泥熟料和20—50%的火山灰質混合材料加入適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，其水化熱為315～420J/g，而普通硅酸鹽水泥的水化熱達到375～525J/g。

2.2 合理選擇骨料

砂石骨料是組成混凝土的重要成分，在選擇砂石骨料時，應當遵循“少用水、少用水泥”的原則，這樣可以大幅降低混凝土的收縮性與泌水性。在配合比例不變的情況下，施工單位應當優先選擇碎石作為混凝土骨料，因為這種骨料本身強度高，抗裂性好，所以，將碎石作為粗骨料，能夠有效防止混凝土裂縫的產生[2]。

2.3 合理添加摻合料

為了改善混凝土的和易性，提高混凝土的結構強度，在拌合混凝土時，通常在混凝土拌合料當中添加粉煤灰、硅粉、礦渣粉、燒粘土等礦物質摻合料，這些材料能夠節省大量的水泥，降低混凝土的水化熱，同時，混凝土強度也將大幅提升。

2.4 合理使用外加劑

為了最大限度的降低混凝土裂縫的出現概率，施工單位可以適當在混凝土拌合料當中使用一些外加劑，常用的外加劑品類主要包括減水劑、膨脹劑等。減水劑可以有效減少水泥的用量與水的用量，因此，具有較好的經濟性。而膨脹劑能夠減緩和抵消混凝土收縮時產生拉應力，這就有效遏制了混凝土裂縫的產生。

3 水利施工混凝土裂縫防治技術

3.1 灌漿、嵌縫封堵技術

該技術主要適用于對混凝土結構整體性有所影響或者對防滲漏提出嚴格要求的混凝土裂縫修補。在應用該技術時，首先使用壓力設備將膠結材料壓至混凝土的裂縫當中，在施工當中，較為常用的膠結材料包括水泥砂漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。當膠結材料進入混凝土裂縫以后，將快速硬化而與原混凝土結構組成一個整體，進而達到消除裂縫的目的。而嵌縫技術主要是使用塑性填充材料或者剛性止水材料，施工時，需要沿著裂縫的邊沿開鑿出一個槽體，然后，將填充材料注滿槽體，來封堵混凝土裂縫。塑性填充材料主要包括塑料油膏、聚氯乙烯膠泥以及丁基橡膠等，剛性止水材料一般以聚合物水泥砂漿為主。

3.2 表面修補技術

該技術主要適用于面積大、裂縫寬度較小的混凝土裂縫的防滲處理。在應用表面修補技術時，一般采取增加水泥砂漿層或者細石混凝土面層的方法。施工時，首先利用工具對裂縫周邊的表面隆起部分進行鑿毛處理，然后將裂縫鑿成深度在15mm—20mm之間、寬度在150mm—200mm之間的溝槽，當溝槽成型以后，應當利用鋼絲刷配合高壓水對溝槽內部進行清洗，使溝槽內的混凝土充分濕潤，接下來，在溝槽底部刷涂一層水泥砂漿，刷涂砂漿過程中，應當使用1∶2比例的水泥砂漿刷涂兩到三層，刷涂厚度應當控制在10mm—20mm之間，并利用鐵抹將砂漿表面抹光，最后利用水泥凈漿以及1∶2.5的水泥砂漿抹壓4至5遍，進而形成一個剛性防水層。通過這種方法，不僅能夠修補混凝土裂縫，而且能起到防水、防滲作用。

3.3 實時監測溫度

混凝土溫度監測貫穿于混凝土澆筑與養生全過程，在澆筑階段，需要對混凝土的澆筑溫度進行實時監測，在混凝土養護階段，需要對外界氣溫、混凝土內外溫差進行監測，工程技術人員通過監測數據的觀察與分析，能夠及時獲取混凝土結構的溫度變化情況。在監測混凝土溫度時，需要在混凝土結構當中預埋鋼管管件，然后利用便攜式電子溫度計測定混凝土內部溫度。近年來，隨著信息技術的迅猛發展，技術人員可以利用計算機技術對混凝土溫度實施自動監測，這樣，可以大幅提升監測精度。

3.4 混凝土養護技術

在混凝土養護期間，應當始終保持濕潤狀態，尤其對水利工程來說，大體積混凝土數量較多，因此，應當采取蓄水養護或者流水養護的方式，養護時間視外界溫度而定，一般介于14～28d之間。由于水泥材料本身存在水化熱問題，除了采取降溫措施外，應當避免水化熱高峰的集中出現。當混凝土澆筑工序結束后，施工人員可以利用塑料薄膜、彩條布或者濕麻袋覆蓋在混凝土表面，并實時對混凝土的內外溫度進行測量，以獲取混凝土內外的溫差值，一旦內外溫差較大，則需要及時對其進行灑水降溫處理。

3.5 澆筑振搗施工中的注意事項

在拌制混凝土時，可以采用二次投料技術，來減少混凝土上下層之間的強度差，這樣可以有效阻止水分集中，使砂石與水泥砂漿能夠快速結合成一個整體結構，在這種情況下，也將加快硬化速度，硬化界面的過渡層結構也能夠保持緊密貼合狀態，這樣一來，混凝土本身的結構強度也將提升10%左右。在振搗施工中，對于混凝土基礎的垂直施工縫以及混凝土結構接縫，應當采取二次振搗的方法，振搗時間最好在混凝土澆筑60min以后進行。另外，澆筑施工是混凝土施工的一道關鍵工序，澆筑時，應當采取多次分層澆筑的方法，為了充分釋放混凝土的水化熱，每一個澆筑層應當按照施工縫處理，每一層的厚度應當保持在0.6～2.0m之間，當下層混凝土溫主降至標準限值以后，方可澆筑上層混凝土，這樣，能夠將上下層混凝土的溫差控制在一個合理區間內，進而降低溫度裂縫的產生概率。

4 結語

水利工程是利國利民的民生工程，在國家基礎設施建設當中始終占據著主導位置，因此，施工單位應當高度重視施工質量，尤其在混凝土施工中，應當積極借鑒成功的混凝土裂縫防治經驗，不斷提高技術人員的專業技術水平，在有效防治混凝土裂縫的同時，為社會奉獻出更多的優質工程與精品工程。