水利工程施工混凝土裂缝产生原因及控制技术探讨

冯建栋 李晓琳 茹秋瑾

摘 要：在对水利工程施工混凝土裂缝产生的原因进行分析后，对混凝土裂缝控制的技术措施进行了认真探讨研究，确保水利工程高效优质、节能经济的施工建设。

关键词：水利工程；施工；混凝土裂缝

在水工结构中，由于设计、施工材料、施工技术等原因，造成工程施工混凝土产生多种多样、形态各异的裂缝，如：电缆管等设施预埋部位楼板的横向裂缝、柱体的斜裂缝、大体积混凝土的裂缝等。这些裂缝有深度较浅破坏较小的浅层裂缝，也有深度较深破坏较大的贯穿裂缝。按照规定混凝土裂缝宽度不应超过0.2mm，一旦超过不仅会影响水工结构的整体性能，发生渗漏问题，严重时还可能造成水工结构刚度破坏、整体性不好、稳定性变差、耐久性不足、承载力降低等问题，直接威胁到工程的安全可靠使用[1]。因此，在水利工程混凝土施工过程中，对常见的混凝土裂缝产生的原因进行分析，并合理进行结构方案设计、优选施工材料、完善施工组织设计、严格控制混凝土施工，就显得非常有工程实践应用研究意义。

1 水利工程施工混凝土裂缝产生的原因

1.1 材料和环境影响因素

混凝土在浇筑过程中，通常在后期会出现水泥遇水热化出现短暂性发热，这就是混凝土结构放热，其放热速度与施工原材料水泥质量、混凝土配合比（高强混凝土水灰比应控制在0.25～0.37之间，商品混凝土水灰比最大值限值为0.6）等均有非常大的影响。在水化热过程中，当混凝土内外部温差较大（内部温度比外部温度高很多）时，就会在施工混凝土表面产生拉应力等现象，一旦水化热产生的拉应力大于混凝土自身的抗拉能力，则水工结构将发生破坏产生裂缝。另外，水泥强度不够、水泥杂质过多、水泥过期或受潮、骨料含泥量过高等材料因素也会引起混凝土施工裂缝的产生。施工环境中的水质、酸雨、风沙等也会对混凝土内部构件产生破坏和腐蚀，不断积聚而产生混凝土裂缝。

1.2 水工结构设计考虑不周全引起的裂缝

为了水利工程的美观，大量的电路、水管、风管等均采用预埋敷设方式，这就需要多专业相互协调。由于专业间沟通不当、混凝土结构设计人员考虑不周全等，导致混凝土裂缝的出现，如：一些厂房楼板本身厚度较低，在安装外预埋电路保护管后，导致施工混凝土某些部位的钢筋得不到有效保护、被预埋管遮挡导致振捣不均匀出现混凝土蜂窝麻面等，引起混凝土开裂渗水。由于混凝土水分不足干裂收缩引起板角45°裂缝，是水利工程混凝土裂缝中最常见的裂缝，且数量较大，需要结构设计人员全面考虑设计方案和混凝土结构体型。

1.3 施工过程中控制不良引起的裂缝

1.3.1 施工不规范引起的裂缝

在混凝土浇筑施工中，由于施工组织不完善、施工不规范等，造成钢筋位移保护不周、钢筋垫块被随意踩踏破坏、预埋管线集中等原因，引起混凝土裂缝产生。

1.3.2 温度控制不良引起的裂缝

在混凝土浇筑过程中，当水工结构外部温度或结构内部温度发生变化时，混凝土强度特性和结构将发生变形，在外部约束作用下将产生温度应力，一旦温度应力超过混凝土抗拉强度时，就会出现施工混凝土裂缝。从大量实践施工经验可知，水利工程施工混凝土温度应力主要表现为水泥水化放热、混凝土冷凝温度变化、突然环境温度变化等。

1.3.3 混凝土养护措施不到位

在混凝土养护过程中，养护措施不完善、养护不到位，没有及时进行抹压和覆盖、混凝土养护温度和湿度条件不符合要求等，均可能引起施工混凝土裂缝产生。另外，在混凝土未达28d强度标准，就过早拆模、混凝土未达到终凝强度时就过早集中承压或产生施工冲击振动荷载等，均可能造成混凝土强度达不到设计要求，引起内部结构形变而发生裂缝。

2 水利工程施工混凝土裂缝控制技术

2.1 科学合理进行水工混凝土结构体型优化设计

在水利工程混凝土结构体型优化设计过程中，应考虑周全和处理好施工时可能处于约束状态下的结构体型，这些部位的水工结构宜优选中低强度混凝土材料；在进行混凝土结构抗拉裂计算过程中，正确处理好水利中的“抗”和“放”两者间的辩证关系，对于抗裂薄弱部位应注重分析。根据结构计算值合理通过增加构造配筋等方法，确保混凝土结构具备足够的变形余量。对于水平长度超过55米时，需要设置温度伸缩缝，以减少由于热胀冷缩温度变形产生的裂缝。混凝土结构的全截面配筋率应控制在0.3～0.5%间，这样可以避免由于混凝土结构突变会出现应力高度集中问题。在易发生应力集中的结构薄弱部位应按照规范要求采取补强措施；在易发生拉裂的边缘部位应通过设置暗粱等措施，增强结构配筋率以提高混凝土的极限拉伸度。

2.2 控制好水利工程施工混凝土配合比

控制好混凝土的配合比，在达到混凝土强度和流动性等规范要求指标的基础上，应优选水泥用量少、水灰比小的配合比。要根据施工现场的水工构件截面、操控水平和施工浇筑振捣工艺、砂石施工原材料质量等合理进行施工配合比调整。水泥宜优选大厂低水化热的普通水泥或复合、矿渣水泥，以确保其具有较高的质量。粗骨料则宜优选自然连续级配石，且其最大粒径应控制在构件截面最小尺寸的25%以下，在钢筋间距最小净距的75%以内。要防止混凝土出现干缩龟裂，需要确保混凝土的水含量适中。

2.3 适当掺入外加剂或添加剂改善混凝土收缩性能

在混凝土中应适量掺入粉煤灰等外加剂，可以适度降低水泥用量，改善混凝土水化热特性，使混凝土收缩体积减少。合理掺入减水防裂剂，可以减少混凝土的用水量，增强混凝土的抗拉强度，改善水泥浆的稠度特性和密实性，使混凝土收缩功能、抗裂性能和抗碳化性得到有改善和提高，确保水工混凝土具有较高的质量水平。

2.4 提高水工混凝土施工技术和工艺质量

在水工混凝土施工过程中，必须严格按照国家或行业的相关技术规范标准进行施工质量控制，同时应该加强施工现场全程的施工质量监管，确保水工混凝土结构按照设计或相关规范要求进行施工建设。在混凝土浇筑振捣前，应按照要求将混凝土结构基层和模板进行浇水至湿透，确保混凝土具有较高含水量；振捣过程中，应按照施工组织要求控制好振捣棒走向和移动距离（一般控制在40cm左右），确保混凝土振捣密实避免出现漏振或弱振问题（以混凝土不再下沉、不冒气泡为准）。要严格控制混凝土搅拌和运输方式、时间。严格按照28d强度要求进行混凝土强度控制，避免过早拆模或过早集中施加荷载或遭受外部振动冲击。

2.5 强化成型后混凝土养护

科学合理的混凝土早期养护，是水利工程混凝土裂缝控制的有效手段。对于现浇混凝土，应在其浇筑完成后12h内采取草袋、麻袋片或塑料薄膜进行有效覆盖和浇水养护，且养护时间应保持在7d以上；对于掺入缓凝型外加剂的混凝土，其养护时间应保护在14d以上。在养护期间，应严格控制好混凝土内部和外部间的温度差，不允许超过25℃。

3 结束语

混凝土裂缝是水利工程施工中常见的质量问题，其轻者影响水工结构美观严重则会影响水工结构功能的正常发挥，威胁水工建筑物的使用寿命。在水工混凝土施工过程中，应通过优选施工原材料、合理选择配合比、控制施工技术工艺和强化混凝土养护等方法手段，有效改善混凝土性能，避免混凝土裂缝发生，确保水利施工具有较高的质量水平。

参考文献

[1]陈金水.水利工程水利墙体裂缝成因及控制措施探讨[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010（8）：22.