水利施工过程中混凝土产生裂缝的原因及措施研究

　　摘要：文章对水利工程施工中混凝土裂缝的类型及产生的原因进行了简述，并提出控制措施，以供参考。

　　关键词：水利工程,混凝土,裂缝

　　水利工程是我国重要的基础工程，亦是民生工程，在社会经济发展中有着积极的促进作用。近年来，随着基础建设投入力度的不断加大，水利施工迅速发展，在水利工程施工中，混凝土裂缝是常见的病害之一，混凝土裂缝容易使建筑物产生渗漏，当水逐渐渗入混凝土内部时，会引起混凝土水解破坏，导致混凝土结构物遭到严重破坏。轻则影响建筑物的外观和正常使用，严重的贯穿性裂缝甚至可能导致混凝土结构物的完全破坏。因此，对水利施工中的混凝土裂缝原因进行分析，并提出合理有效的裂缝防治措施十分必要。

　　一、水利工程建设中常见的裂缝

　　混凝土是多相复合脆性材料，当混凝土的拉应力大于其抗拉强度，或拉伸变形大于其极限变形时，混凝土就会产生裂缝。按位置不同，裂缝可分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。按其开度变化可分为死缝、活缝、增长缝。按其产生原因可分为沉陷缝、干缩缝、温度缝、应力缝和施工缝。

　　(一)干缩缝

　　干缩裂缝多是网状或者平行线状形式的浅细裂缝，干缩裂缝的宽度大约在0.05～0.2mm，较薄的梁板中大部分都是沿着其短向状态分布的。干缩裂缝产生之后，往往会降低水利工程混凝土材料的抗渗性能，使得混凝土建筑的耐久性和承载能力受到影响。混凝土干缩裂缝的大小和混凝土的水灰比、混凝土材料的质量、泥沙比等因素有很大的关系。

　　(二)塑性收缩裂缝

　　塑性收缩裂缝呈断断续续、似连不连，有时像龟壳状一块块，裂缝粗而短，缝裂至钢筋为止。多发生在高温多风的天气浇筑的混凝土，或者混凝土浇筑完毕表面未及时覆盖，水的蒸发深入表层引起表面猛烈脱水而致。

　　(三)沉陷缩裂缝

　　沉陷裂缝的表现形式多是贯穿性或者深进形式，沉陷裂缝的走向大多数和沉陷的程度有关，较小的裂缝与地面垂直，较大的沉陷裂缝则产生了一定程度的错位，沉陷裂缝的宽度很大一部分原因和沉降量成相关正比

　　(四)温度裂缝

　　混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝常见于混凝土施工的后期，温度裂缝的走向、深度等没有固定的规律。

　　(五)施工裂缝

　　混凝土构件在制作、脱膜、运输、堆放和吊装过程中，由于多种原因容易产生纵向、横向、斜向、竖向、水平贯穿等的各种裂缝。产生施工裂缝的主要原因有：木膜浇筑前未浇水湿透或隔离剂失效、膜板与混凝土粘结、膜板吸水发生膨胀将混凝土拉裂、构件堆放支撑位置与吊装位置不当、构件成型与拆膜时振动过大、运输时受振动冲击等，均能产生裂缝。

　　二、水利施工中混凝土裂缝形成的原因分析

　　(一)混凝土的力学性能

　　包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量、极限拉伸值、徐变度、自身体积变形等。其中自身体积变形值主要取决于水泥中的矿物成分，水泥品种不同、自身体积变形有正有负。自身体积变形为正表示体积膨胀，有利于防止裂缝，自身体积变形为负表示体积收缩，会给大体积混凝土裂缝带来不利影响。

　　(二)混凝土的热学性能

　　包括导热系数、导温系数、比热、热膨胀系数、绝热温升等。其中热膨胀系数值直接关系到温度收缩应力，与骨料的岩性关系密切，例如石灰岩的热膨胀系数较小，石英岩的热膨胀系数较大，在相同的温差作用下，两者温度应力可相差一倍。

　　(三)材料问题

　　材料的质量高低是引起工程裂缝的常见因素，例如工程的水泥、砂子、石头等的好坏，假如水泥的强度达不到应有的标准，在受潮或者超过期限再进行使用，那么混凝土的强度就不能满足水利工程的标准要求，导致水利工程混凝土层的开裂。因此只有把好施工材料的质量，才能保证工程的建设质量。

　　(四)混凝土配比问题

　　混凝土配合比设计不当会直接影响混凝土的抗拉强度，是造成其开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等，这几个因素是互相关联的。

　　(五)施工工艺问题

　　由于施工原因造成裂缝出现的因素很多。水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。模板构造不当：漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过少拆模等都有可能造成混凝土开裂。因此混凝土的搅拌、运输、浇筑、振捣各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂缝产生的直接或间接原因。

　　(六)工程运行的影响

　　工程运行不当也会产生裂缝，工程结束后产生的裂缝一般与工程设计、工程施工密切相关。工程运行条件恶劣也可造成裂缝。

　　三、裂缝防治对策

　　(一)施工条件的控制

　　(1)根据工程对象、结构特点的异同，定制混凝土浇灌方案，并向施工人员进行技术交底。

　　(2)现场准备符合要求的足够数量的砂、石、水泥、掺合料以及外加剂等材料，满足混凝土搅拌连续生产的需要。

　　(3)保证不间断的持续电源满足施工要求。

　　(4)各种机械设备安装、就位，经维修检查和运行正常，处于完好待命状态。

　　(5)混凝土搅拌站至浇筑地点间的道路，确保平稳、安全畅顺。

　　(6)浇筑混凝土前段的模板支设、钢筋绑扎、预埋铁件及管道埋设等工序全部施工完成，符合混凝土浇筑施工的安全要求，隐蔽和预检内容验收合格。

　　(二)人的控制

　　(1)在施工时，一定要考核领导层领导者的素质，如果领导层整体的素质好，必然决策能力强，组织机构健全，管理制度完善，经营作风正派，技术措施得力，社会信誉高，实践经验丰富，善于协作配合。

　　(2)人的理论、技术水平直接影响工程质量。尤其是对技术复杂、难度大、精度高、工艺新的建筑结构设计或建筑安装的工序操作。

　　(3)人的劳动态度、注意力、情绪、责任心等在不同地点，不同时期也会有所变化。对某些需确保质量、万无一失的关键工序和操作，一定要分析人的心理变化，控制人的思想活动，稳定人的情绪。

　　(三)材料质量的控制

　　(1)混凝土配合比的优化设计。采集原材料进行试拌，尽可能地减少水泥用量，添加I级粉煤灰，将水胶比控制在规范允许的范围内，粗骨料采用二级配。掺入适量的粉煤灰对改善混凝土的和易性、降低温升、减少收缩、提高抗侵蚀具有良好的作用。在裂缝易发生部位如孔洞周围以及转角处布置一些斜筋，从而让钢筋代替混凝土承担拉应力，这样可以有效的控制裂缝的发展。在设计中利用中低强度底水泥充分利用混凝土的后期强度，从而防止裂缝的出现。在工程结构设计中要特别注意降低结构的约束度。由于保护层的厚度愈大愈容易发生裂缝，对于混凝土中钢筋保护层的厚度应当尽量取较小值。

　　(2)原材料的选择。砂料细度模数控制在2.4以上，含泥量控制在1%内。碎石针片状控制在10%以内，含泥量控制在l%内，尽可能使低水热化水泥，控制原材料的质量不使混凝土产生收缩。在骨料的选择上应该选取粒径大强度高级配好的骨料。这样可以获得较小的空隙率及表面积，从而减少水泥的用量，降低水化热，减少干缩，减小了混凝土裂缝的开展。

　　(四)温度控制

　　(1)为了降低混凝土的浇筑温度，拌合混凝土时用水将碎石冷却。

　　(2)夏天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。

　　(3)在混凝土中埋设水管，通入冷水进行内部降温。

　　(4)混凝土浇筑宜选择在春秋节施工，如果必须在夏季施工应采取有效措施降低入模温度，同时浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。

　　(5)未来避免混凝土表面发生急剧的温度梯度，规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温。

　　(五)混凝土的养护和表面保护

　　良好的养护可使混凝土保持或接近饱和状态，水化作用速度最大，也是控制混凝土裂缝发生的措施之一，一般保温、保湿养护不得小于14d。冬季施工，不得向裸露部位的混凝土直接浇水养护，应用塑料薄膜或其他保温材料进行保温、保湿养护。

　　四、已产生裂缝的修补方法

　　当前裂缝的修补方法主要有以下三大类。

　　(1)表面覆盖法：以提高其防水及耐力为目的，在细微裂缝表面上涂膜的修补方法。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法。施工时，首先用钢丝刷将混凝土表面打毛，清理表面附着物，用水冲洗干净后充分干燥，然后用树脂充填混凝土表面气孔，再用修补材料覆盖表面。

　　(2)注入法：注入法分真空吸入法和压力注入法两种。真空注入法则利用真空泵使缝内形成真空，将浆材注入缝内，该方法适应于各种表面裂缝的修补。而灌浆法适应于较深较细的裂缝，而灌浆材料有水泥浆材、普通环氧浆材、弹性聚氨酯浆材、水溶聚氨酯浆材等。

　　(3)充填法：对于裂缝宽度大于0.5mm的裂缝，沿裂缝处凿成“u”形或“V”形槽，槽顶宽约10cm，在槽中充填密封材料。水泥砂浆、环氧砂浆、弹性环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等作为充填材。如果钢筋混凝土结构中钢筋已经锈蚀，则将混凝土凿开到能够处理已经生锈的钢筋部分，将钢筋除锈，再在槽中充填水泥砂浆或环氧树脂砂浆等材料。

　　结束语

　　总之，在水利工程施工中，水工建筑物的结构安全和防渗等主要由混凝土承担，只要我们在设计、施工中采用有效的控制措施、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑的各种因素的影响，就能够使混凝土表面不出现裂缝或少出现裂缝，从而提高水工建筑物耐久性，确保水利工程建筑物的工程质量。

　　参考文献：

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　　【2】张满宗.水工施工中混凝土裂缝分析【J】.中国科技博览，2011(36).

　　【3】贺凯.浅议水利工程中混凝土裂缝渗透成因及其预防措施【J】.中国新技术新产品，2011(15).

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