水工结构工程裂缝成因及防治

郭 强

(天津港工程监理咨询有限公司，天津 300000)

1 水工结构工程施工特点

水利工程施工有着较长的施工周期、施工规模较大、工艺复杂及人工参与度高等特点，会导致水利工程施工质量控制不稳定，稍有不慎就会导致各类质量问题，会包括混凝土产生裂缝。混凝土裂缝使得整体混凝土结构的力学结构、力学性能发生不良变化，引起质量问题。引起工程混凝土产生裂缝的原因有很多，大致包括人工因素、外力因素、自然因素、材料因素等。

2 水工结构项目裂缝产生的原因

2.1 温差原因

因为温度的变革很大，温差裂缝是因其砼内外温差造成的。而且，出现温差的原因在于水泥热化进而导致砼内外温差明显，水泥水化会排出很多水化热，进而令混凝土之中的温度不断升高。砼温度变化环节包括温升、冷却以及恒定三个部分，在温度正负转变过程，混凝土当中的水分会凝固，体积膨胀形成冻胀压力，如果附作用力大于砼的防拉强度时，砼会受到损坏。

2.2 塑性收缩裂缝

混凝土在凝固的过程中，会逐渐散热和蒸发，这是引起混凝土体积收缩的主要原因，尤其是一些大体积的混凝土。如果混凝土在收缩时受到外界环境的约束，就会自然的形成收缩应力，当这种应力超出当时混凝土极限抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。裂缝是混凝土建筑物最常见的病害之一。

2.3 沉降原因

水工结构地基条件不均匀、不紧密、不平整，或是回填土碾压度不符合强度标准，造成地基的不规则性沉降形成不均匀的沉降问题；或是模板下滑等变化导致大体积砼结构裂缝。特别是夏季雨后，与结构薄弱部位容易出现裂缝。如果水工结构项目的地基承载性能产生变化，沉降裂缝也将朝着建筑结构的下方延展，严重的还会引起整个工程沉降。通常情况下，这种裂缝的产生是因为施工环节质量不合格或设计不合理引起的。

2.4 干缩裂缝

在水利建设中，混凝土很可能出现水分散发过多，导致整体体积收缩的情况，就是我们常见的干缩，极易引发干缩裂缝问题。很多调查研究表明，水利建设中混凝土干缩裂缝很大程度上是骨料特性和水灰比不合适、最大粒径与标准不一致、粒形和表面结构失当等造成的。其中还有一点比较重要的原因就是骨料的弹性模量，这一问题也是水利建设中常存在的，比如用低弹性模量骨料代替高弹性模量骨料，会增加干缩裂缝产生的几率，高达2～3 倍，需要引起重视。

3 水工结构项目裂缝的防治方法

3.1 优化混凝土的设计配合比

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。为了避免裂缝的出现，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。在工程结构设计中要特别注意降低结构的约束度。对于混凝土中钢筋保护层的厚度应当尽量取较小值，因为保护层的厚度愈大愈容易发生裂缝。

3.2 严格控制施工原料选取

水利工程建设中混凝土裂缝的问题关键在于混凝土原材料本身，要想彻底解决裂缝问题就需要从施工原料的选择进行有效把控和监管，选择质量过硬、规格标准以及符合施工标准的混凝土原材料，切忌在施工原料方面“投机取巧”，节省成本。在选择优质原材料时尤其要注意砂石等材料的质量和等级，水泥要按照施工标准采购。同时，水利工程建设中对于骨料等的选择有明确规定，比如粒径大、强度够，优质的骨料原材料，可以在施工中增强混凝土表面的严密性，合理控制混凝土水化热现象，这也是减少裂缝问题的关键。

3.3 塑性收缩裂缝的预防措施

首先是要选择合适的材料，一般选用干缩值较小、强度好的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。严格控制水灰比例，掺加高效减水剂来增加混凝土的强度，减少水和水泥的分量。在浇注混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。要及时在混凝土的表面覆盖一层薄膜，保证混凝土的湿度，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。如果在高温和大风天气施工的话，最好设置防风和遮阳的设施，积极保护混凝土结构。

3.4 温度防治要点

对于温应力的控制，在混凝土拌和完成准备浇筑施工之间，在浇筑点上安置测温管、水管后可以进行浇筑，此时完成了测温管、水管预埋工作。测温管的主要功能在于测量混凝土内部的温度，看护人员可以得到内部温度具体数值，再结合外部温度得到温差。如果温差较大且内部温度过高，即可开启水管来进行内部降温；如果温差较大且外部温度过高，则在混凝土表面浇洒冷水，进行外部降温，这可保持混凝土温度始终维持在合理区间内。

4 结语

裂缝是水工建筑物混凝土结构中常见的现象。它的出现不仅会降低水利建筑物的抗渗性，而且会影响水利建筑物的功能。因因此，有必要对混凝土裂缝进行深入细致的调查研究，区别对待，采取各种有效的预防措施，防止施工过程中裂缝的发生和发展，以保证水工混凝土的安全、稳定、耐久和耐久性。