水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术分析

□廖伟房（广东省科源工程监理咨询公司）

0 前言

在水利工程的施工过程中，混凝土是必须运用到的原材料之一。混凝土裂缝是由混凝土作为主要材料修建的构筑物在混凝土自身因素和外在环境因素下出现的裂缝现象，混凝土裂缝的出现对水利工程的最终质量带来了很大的威胁。有效控制水利工程施工过程中混凝土裂缝的产生，对水利工程的整体质量有极大提高。

1 水利工程施工过程中混凝土裂缝产生的原因

在水利工程施工过程中，混凝土裂缝产生的原因主要有两种，一种是由于混凝土内部物理性质变化产生的裂缝，一种是由于混凝土施工过程中外界环境施加的变化造成的混凝土结构裂缝。混凝土裂缝的产生原因如下：

1.1 混凝土自身变化产生的裂缝

由于混凝土自身因素引起的裂缝可以分为3种，分别是沉降裂缝、收缩裂缝和塑性裂缝。

首先，混凝土的沉降裂缝产生的原因主要是在混凝土的配置搅拌过程中，对混凝土自身的配合比设计不合理，例如:混凝土中粗细集料的配合比例不当、水与石灰的配合比例不当等，或者是在混凝土的搅拌过程中粗料厚度过大但振捣工作不充分、不均匀，导致混凝土在凝结的过程中粗大的集料逐渐下沉，细小的集料逐渐上浮，最终产生不均匀的沉降，导致混凝土表面裂缝的出现。沉降裂缝一般会出现在混凝土初凝的过程之中。

其次，混凝土的收缩裂缝产生的原因主要是混凝土自身在结硬过程中发生体积变形，变形的力量与混凝土自身的约束力相互作用而产生的裂缝。混凝土收缩裂缝的产生原因主要与自身的材料特性有关，收缩裂缝过大时会贯穿混凝土构件整体，在混凝土配筋率较高的构件中出现的较为频繁。此外，在对已经成型的混凝土进行重新浇灌时也比较容易出现收缩裂缝。

最后，混凝土的塑性裂缝主要是指在混凝土浇筑后的一段时间内，混凝土本身还处在塑性收缩的状态，混凝土混合料中的固体颗粒会在重力的作用下由下向上浮动，这种移动在受到钢筋骨架或者模板约束的力量时，就容易在上部形成沿钢筋长度方向的裂缝。这种裂缝一般称为塑性裂缝。

1.2 外界因素对混凝土产生裂缝的影响

外界因素对混凝土造成影响导致混凝土产生的裂缝种类,主要包括施工环境造成的裂缝和施工工艺造成的裂缝两种。

首先，由于施工环境导致的混凝土裂缝，温度裂缝是最常见的一种。温度裂缝指的是因为混凝土自身与外界的温差相差过大，造成混凝土内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力，最终使混凝土表面产生了裂缝。温度裂缝一般出现在混凝土工程的后期，在大体积混凝土表面或者温差变化较大的地区出现的频率比较多。在太平岭隧道工程的修建过程中，由于处于冬季，会影响混凝土温度裂缝的出现。另外，由于工程结构地基土质较为松软或者地质不均匀，以及在进行回填土时没有进行压实作业或者混凝土结构在施工过程中浸水等原因，会使混凝土结构发生不均匀沉降引起的裂缝称之为沉陷裂缝。沉陷裂缝的出现与地基的变化情况有关，沉陷裂缝较大时通常会伴有混凝土建筑物的错位，当地基稳定下来，沉陷裂缝也不会再变化。

其次，由于施工工艺造成的混凝土裂缝主要是指没有按照标准的施工工艺、未严格遵循施工流程造成了混凝土裂缝的出现。例如:在混凝土搅拌过程中，对混凝土的搅拌不充分、振捣不密实，使得混凝土产生一定的离析现象，内部集料没有均匀，在混凝土结构施工完毕之后就会产生不均匀的拉应力，最终造成混凝土裂缝的出现。再比如在钢筋混凝土结构施工完毕之后，对钢筋混凝土的保护层厚度施工不足，造成了空气中有氧化物浸入，诱发钢筋混凝土中的钢筋生成氧化铁，使得钢筋生锈。在生锈的钢筋和原有钢筋的体积作用下，使得混凝土内部产生一定的膨胀应力，最终导致混凝土裂缝的出现。

2 水利工程施工过程中控制混凝土裂缝的技术措施

2.1 控制混凝土原材料的质量

混凝土原材料的质量，决定着混凝土调配搅拌完成之后的质量，也是引发混凝土自身出现裂缝的主要原因之一，因此在水利工程的施工过程中必须控制混凝土原材料的质量。但值得注意的是，一定要根据当前工程的实际要求和国家的规定规范选取适合的原材料，合理添加混凝土添加剂。例如:在水利工程中选用的水泥是普通硅酸盐水泥，该水泥具有安全性能好、早期强度高、后期强度稳定、抗渗能力强、干缩性小、耐寒性好、抗腐蚀性强等优点，适合较为阴冷的施工环境和施工季节；在混凝土的骨料中，可以选择采用反击破碎机轧制的碎石料，并且注意选择坚硬、清洁、风化颗粒含量少的石料，在经过实验检验合格后才大量使用。另外，还可以在混凝土的调配搅拌过程中掺入一定份量的外加剂，例如:高效减水剂和引气剂两种外加剂，可以满足当前工程对混凝土防渗水性和脆性的要求。

经过对混凝土原材料的择优选择，可以有效减少混凝土因为自身原因产生裂缝的现象，促进水利工程施工质量的提高，有效避免因为混凝土裂缝而产生的返工、补休等工程。

2.2 控制混凝土的配合比与搅拌过程

混凝土的配合比对混凝土最后的质量影响至关重要，一旦混凝土的配合比例不符合工程的要求和混凝土自身的性质，必然给混凝土的质量造成极大的损伤。因此对混凝土的配合比例应该有3个过程，首先,在实验室内设定出适合当前工程实际情况和国家规定的混凝土混合比例，然后按照该比例配置一定的混凝土用于工程试验，确定混凝土配合比的正确适合与否，最后根据混凝土试验工程的质量好坏确定混凝土的配合比。其次，混凝土的搅拌过程也应该严格要求，保证混凝土搅拌过程的均匀性、整体性，务必使混凝土不出现离析现象。在混凝土调配搅拌的过程中，应该充分考虑混凝土运输时间的长短和外界气温的高低对混凝土坍落度的影响，根据测定的坍落度在设计规定的范围内对混凝土的搅拌进行稍微的调整。最后，混凝土搅拌完成之后的运输应该按照事先规划好的路线进行运输，在混凝土的运输过程中应该严格禁止向拌合物中掺水，防止混凝土拌合物在运输过程中发生离析现象。

2.3 控制混凝土的施工过程

在水利工程的施工过程中，控制混凝土的施工质量对防止混凝土工程出现裂缝也有很大地帮助。例如:采用二次振捣法，可以对已经浇筑过的、即将进入初凝过程的混凝土进行二次振捣，使混凝土重新液化，从而消除混凝土自身含有的粗大骨料、多余的水膜等，为混凝土构件提供更稳定、更均匀的混凝土施工质量，减少混凝土沉陷裂缝、塑性裂缝的发生。或者在混凝土工程施工完毕之后，对混凝土工程采取及时的保温、保湿措施，在混凝土表面覆盖上一层保温膜，加强对外界气温的测量和防护，这样可以有效控制混凝土温度裂缝以及收缩裂缝的发生。在混凝土的施工过程中，尤其要注意加强对混凝土的振捣密实措施，清楚混凝土中的沁水，必要时可以在混凝土中掺加优质的粉煤灰，降低混凝土的水灰比，防止混凝土因为内部空隙太多而产生干缩裂缝。

2.4 控制混凝土裂缝的修补

对于已经产生裂缝的混凝土，施工单位也应该采取一定的技术手段进行修补。混凝土的裂缝可以分为死缝、活缝和增长缝3种，其中死缝可以使用刚性材料对裂缝进行填充，不会影响混凝土建筑本身的质量；活缝可以使用弹性材料进行修补，防止混凝土缝隙的扩大；对于增长缝，首先应该消除混凝土缝隙增长的原因，再根据缝隙的性质采用相应的材料进行修补。当前混凝土裂缝的修补方法主要包括充填法、注入法和表面覆盖法3种。混凝土的裂缝修补应该以恢复混凝土自身的防水性和耐久性为目的，同时还要注意混凝土结构的安全以及美观因素。

3 结语

作为水利工程施工过程中使用的主要材料，混凝土工程的质量好坏影响着水利工程质量的好坏。混凝土裂缝作为工程施工过程中最常见的混凝土质量问题，施工单位必须给予足够的重视，使用先进的机械设备和防治技术，注重对混凝土原材料的选择，严格控制混凝土施工过程中的质量控制，做好混凝土裂缝的修补工作，最终提高混凝土结构的质量，提升水利工程整体的质量水平。

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