水利工程混凝土裂缝产生的原因及预防

□张元东 □李 萍（巩义市水务局）

在水利工程建设中，由于各种原因，混凝土普遍会产生开裂的现象，特别是对于部分薄壁结构的水利工程建筑，裂缝几乎处处存在。混凝土的开裂会使混凝土内部的钢筋腐蚀，从而降低混凝土的承载力、耐久性和寿命，甚至威胁到人们的生命和财产安全。在当前的水利工程建设中，虽然许多技术人员针对裂缝问题进行了大量的研究，同时采取了各种措施，但依然无法有效避免混凝土裂缝的产生。因此，在水利工程混凝土施工中对混凝土裂缝进行认真的处理和分析，有针对性地采取预防措施，防止裂缝的出现，对确保水利工程的质量安全有重要意义。

1.水利工程混凝土裂缝产生的原因

1.1 塑性收缩产生的裂缝

混凝土在固化过程中，逐渐冷却，蒸发，这是造成混凝土收缩的主要原因，特别是一些大体积的混凝土，受混凝土收缩的外部环境的影响，自然会形成收缩应力，当应力超过混凝土本身的抗拉强度时，就会产生裂缝。裂缝是最常见的混凝土的质量问题。这些裂缝是不连续的，属于材料的物理性病害，是影响水利工程混凝土耐久性的主要因素。裂缝的存在导致混凝土的抗拉性能降低，裂纹将指导有害物质进入混凝土，使钢筋混凝土结构腐蚀损伤。对于水电站和灌溉渠道，挡水混凝土结构的裂缝会直接引起泄漏，如果泄漏达到一定水平，将直接危及工程蓄水能力；对于混凝土重力坝来说，如果裂纹达到一定的深度和宽度，可以导致大坝扬压力急剧增加，削弱大坝的抗滑能力，对结构抗震十分不利，甚至对整个大坝的抗震能力和结构稳定性非常不利，对整个结构的稳定性和安全造成威胁。

1.2 温差造成的裂缝

混凝土温度裂缝是由于混凝土内部和外部间产生温差造成的，水泥水化热使混凝土内部和混凝土表面所造成的温度差异过大。在温度交替变化过程中，混凝土多孔水变成冰或冷水，体积膨胀，产生冻胀压力，冷水迁移过程中又产生渗透压力，当这两个附加力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会损伤。温度裂缝的产生主要有三种情况：一、液压混凝土在施工初期，产生大量水化热，产生温差裂纹；二、混凝土模板拆装之前和之后，混凝土表面的温度会急剧下降，导致产生裂纹；三、混凝土内部温度达到极限，而散热慢，也会产生温度裂缝。施工中的体积比较庞大的混凝土，主要是由于温差导致产生裂缝，例如：分洪闸、水工大坝、拦河坝等水工混凝土更易发生温度裂缝。

1.3 安定性裂缝

安定性裂缝也是混凝土常见的裂缝之一，安定性裂缝通常是因为混凝土本身的质量不合格引起的。部分施工人员为了自身利益，降低混凝土质量标准，选用不合格的混凝土，从而容易导致安定性裂缝的产生。此外，所使用的钢筋腐蚀也会造成混凝土裂缝。因此在工程建设的过程中要采取各项措施，重视对于施工材料的维护。

2.水利工程混凝土裂缝控制措施

2.1 优化混凝土配合比设计

采集原料进行试搅拌，尽量减少水泥用量，添加Ⅰ级粉煤灰，水胶比控制在允许范围内，粗骨料选用二级配，通过添加粉煤灰改善混凝土的和易性，降低温升，减少收缩，对改善耐蚀性具有良好的作用。在裂缝容易发生地方例如洞穴和角落等安排一些斜肋，从而使钢筋来代替混凝土的拉伸应力，可以有效地控制裂缝的发展。为避免出现裂缝，设计中采用低强度水泥，充分利用混凝土的后期强度。在工程结构设计中应特别重视降低结构约束度。钢筋混凝土保护层厚度应尽量取较小值，因为保护层厚度越大，就越容易出现裂纹。

2.2 加强混凝土的养护措施

在混凝土拆模后挂稻草或草帘并浇水，以便保存水分。在开始混凝土浇筑时，应严格按照工艺要求施工，多加呵护保养。混凝土养护不仅能预防早期裂缝的产生，而且还能促进后期的稳定性，保障其承载力和高韧性。对混凝土的养护，在现代水利工程施工中，要充分认识和重视。由于钢筋锈蚀氧化，氧化是生锈的主要原因，因此，增加混凝土的密度，防止空气进入，增加混凝土表面保护层的厚度，防止氧化。在混凝土表面，喷涂或刷涂沥青、环氧树脂涂料。选择耐腐蚀性强的增强材料和混凝土材料，对防止混凝土裂缝的产生取得了良好的效果。碱骨料反应对结构的耐久性有很大的影响，为控制碱骨料反应，最好选用优质骨料和低含碱量的水泥以及中性水搅拌，在提高混凝土密实度的同时合理降低水灰比。

2.3 避免混凝土地基的不均匀沉降

要有效控制混凝土裂缝的产生，还要采取有效措施，有效避免混凝土地基的不均匀沉降。为了避免混凝土地基的不均匀沉降，常用的解决方法是减少结构重量，优化各类建筑材料，合理安排施工工序。如果只是简单地减轻结构重量，只会使稳定性减弱，加重不均匀沉降。在工程实践中，应该把抵抗不均匀沉降作为主要的防护措施。

2.4 塑性收缩裂缝的预防措施

为了减少塑性收缩裂缝，首先要选择合适的材料，一般选择干燥收缩值较小、强度好的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。严格控制水灰比，利用混凝土高效减水剂来提高混凝土的强度，减少水和水泥的分量。在浇注混凝土之前，基层和模板上要洒水。及时向混凝土表面覆盖一层塑料膜，保持混凝土的湿度，或在混凝土表面喷涂固化剂固化。如果遇高温和大风天气，最好设置防风遮阳设施，积极保护混凝土结构。

3.结语

混凝土裂缝产生的原因是多方面的，如载荷引起的应力裂缝，地基沉降引起的不均匀沉降裂缝，温度或温度变化引起的温度裂缝，塑性收缩产生的裂缝等。为了防止混凝土裂缝，必须从配合比设计、施工质量控制、温度控制和施工管理等方面采取系统措施。同时，实行水利工程混凝土施工全面质量管理，把过去的检查验收为主转变为以预防为主；从过去把事情的利弊分散管理改变为系统的观点进行综合管理，以优异的质量为工作中心，围绕质量开展全员工作，从而提高水利工程施工的工程质量。

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