水利施工中混凝土裂缝产生的原因及防治技术分析

□ 曹丛俊

混凝土生产工艺简单，抗拉强度高，性价比高，这些特性使混凝土成为建筑项目中最重要的原材料之一。但是，由于各种因素，混凝土可能会出现裂缝，进而降低建筑项目的质量和使用寿命。在水利水电工程中，施工产生的裂缝会导致建筑物内部的钢筋被腐蚀，从而导致工程存在坍塌和变形的风险。

1 混凝土裂缝产生的原因

混凝土分为无机外加剂混凝土、有机化学粉末和细砂混凝土、重混凝土、普通混凝土、轻质混凝土等。一般来说，水利工程中的混凝土是低火粉煤灰硅酸盐水泥，粉煤灰硅酸盐水泥和火山岩浆硅酸盐水泥。水利工程的特点是混凝土结构量大，因此，水利工程所用混凝土一般采用低水灰比的混凝土。

1.1 混凝土裂缝的类型

1.1.1 塑性收缩裂缝

塑性变形会聚集裂缝，这是因为在初始阶段无法很好地维护混凝土，并且因未立即覆盖表层，会促进水的快速蒸发，从而导致混凝土体积缩小；或者是在选择混凝土制作材料时选用了收缩率大的水泥；还有可能是水泥使用量过多。当使用模板时，模板太干会导致模板本身吸收过多的水并损害整个混凝土。由裂纹引起的塑性变形与外部风力、相对空气湿度、日照、温度等因素有关。

1.1.2 沉陷裂缝

沉陷裂缝产生的原因有以下几种可能：工程项目所在的结构地基没有压实；没有进行必要的结构加固；错误地回填而引起的地基沉降不均匀；模板的抗弯刚度不足；模板的间隔太大；底端松动；模板拆除得太早。深陷裂缝的外观多为深进或者贯穿型，一般与地面垂直发展，基础的沉降裂缝对结构的承载力伤害很大。因此，必须根据裂缝的严重程度对原始裂缝进行处理[1]。

1.1.3 温度裂缝

温度裂缝是因为在混凝土浇筑全过程中，混凝土会产生大量的水化热。由于混凝土体积大，内部和外部的散热不均匀，外部较快而内部较慢，导致了内部和外部之间的热膨胀和收缩程度不同，因此混凝土的表层会引起一定的拉力，从而产生温度裂缝。尽管温度裂缝更常见，并且不会立即损害结构的安全应用，但是如果不能在各个方面予以解决，则会对工程项目的所有正常应用造成一定程度的损害。

1.1.4 施工裂缝

施工裂缝产生的原因大多与施工工艺不当有关，在进行工程项目时，有一部分的水泥构件是在他地浇筑而成，因此在运输过程中可能会产生剧烈的震动或是撞击使得构件本身产生裂缝。因此必须严格执行过程管控，例如对制造、脱模、保存健康和运输流程加强管理[2]。

1.1.5 收缩裂缝

收缩裂缝是由混凝土中水的挥发引起，这种类型的水蒸发从浅到深逐渐发展。在干燥标准下，由内部空隙中水的挥发引起的毛细吸引力减小了内部胶体溶液，这使胶体溶液的体积再次收缩，从而导致混凝土的体积收缩。破坏混凝土收缩的关键是单位的需水量、混凝土用量和水灰比的增加。

以上是工程建筑中裂缝的类型。工程建筑中裂缝的原因很多，其中大部分与空气温度和相对湿度的变化有关。混凝土是水泥材料的原材料，它具有干缩性能，如果维护不当和对水的需求控制不当，可能会导致开裂。在温差变化很大的自然环境中，如果结构没有留下伸缩缝的结构则会引起因热胀冷缩而出现的裂缝。在混凝土预制件的阳角和阴角处或在橡胶支座处，表面负弯矩钢筋过大或不足会引起应力导致的裂缝。在控制预应力构件张拉的过程中一旦控制不当就会造成端部或是板的上表面角部产生裂缝。在施工过程中若材料受到一定的振动变形也会导致结构产生裂缝，若在施工时过早拆模使得混凝土在未达强度就提前加荷，使混凝土构件过载而产生裂缝。

1.2 造成工程建筑中裂缝的因素

1.2.1 温度因素

混凝土裂缝产生的原因与温度有着极大的关系，如果项目施工的自然环境温差较大，混凝土内部和外部的水的蒸发速率会有所不同，这会导致在凝固后，外部环境对混凝土的拉力大大分离，产生裂缝。混凝土在温度较高的环境更容易产生裂纹，而温度适中或较低的环境虽然凝结速度慢，但能尽量减少混凝土产生裂痕。

1.2.2 材料因素

制造水泥的时候需要考虑其用料，一般而言使用矿渣硅酸盐水泥能明显提升混凝土的质量，使得混凝土在凝结过程中不容易产生裂缝。除去用料的问题，在配置混凝土的时候，其骨料、用水量与砂率的占比也需要考虑，如若用水量占比增加将会导致混凝土不容易凝结且更容易产生裂缝。

1.2.3 地质因素

在水利工程项目动工前需要考虑该地的地质情况，若地质偏软会导致沉降等问题。水利工程的建设对地质的要求很高，一旦选址处土质软、地下水层丰富便会混更容易出现凝土裂缝，且对内部钢筋侵蚀使得项目本身的使用安全性大大降低，引发危险，造成人员财力的损失。

1.2.4 人员与技术因素

项目的施工是人主导的，因此在动工环节中往往会产生很多问题。如果相关人员没有受过正规的培训，便会在制作水泥的过程中出现各种错误，致使水泥的质量不达标，使得在浇筑混凝土构件时产生大规模龟裂，且硬度不达标。再者，若施工人员没有采取混凝土的相关养护措施和对环境的合理监控，便会使得混凝土的抗压能力降低，造成对整体项目的损害。

2 混凝土裂缝的防治措施

针对混凝土裂缝产生的原因，施工方需要针对混凝土的特性与对内部的监控管理做出新的改革，将人为因素与环境因素的不利影响控制在最小范围内。

2.1 加强对原材料的把控

混凝土的制作决定着该工程浇筑的成功率，是整个工程的决定性因素之一。因此，如果要减少混凝土裂缝的产生，必须从混凝土的原材料开始把控。混凝土是通过将水泥、沙子、水和外加剂按一定比例混合而成的。对于原材料范围有限制的水利和水电建设项目，会对混凝土的要求非常高。因此，应使用低燃性粉煤灰水泥和火山岩浆粉煤灰水泥作为掺合料。混凝土的配比并不是一成不变的，要根据地基的情况及施工地对所用材料的和易性及强度提出要求后才开始配置。在计算配置混凝土所需要用水量的时候可以使用减水法来进行计算，在进行计算的过程中需要考虑到是否加入外加剂，而在制作混凝土的过程中，水泥的用量非常重要，水泥的用量过大会影响混凝土的内聚力，大体积混凝土的配比根据混凝土强度等级来定，一般而言混凝土的占比相对较高，对强度等级C25-C40的混凝土其水泥用宜控制在230kg/m3～450kg/m3，拌合水用量不宜大于190kg/m3。除水泥与用水量的占比还要考虑到集料的选用问题，细集料宜采用中砂，其细度模数宜为2.3，含泥量不应大于1%，粗集料采用碎石，粒径5mm～25mm，含泥量不大于1%。在选用外加剂时，其品种、掺量应根据试验确定，相关质量及技术应符合国家标准和有关环境保护的规定。尽量减少水化热的温度，使得混凝土在凝结时所产生的热量几近相同，减少裂缝的产生。

2.2 做好施工前设计，规范相关流程

水利工程的项目策划是水利工程的最根本工作，因此在建设前就需要做好最优的项目策划与设计。水利工程设计要对环境及生态技术做好充分考虑与运用，以便在建设过程中能同时考虑环境生态地保护问题和工程结构问题。在做水利工程的施工设计时需要对该地的水文做好勘探与记录，做好相关勘察与记录后依旧需要对基本资料做出复核，使得在施工时没有其他因素遗漏，之后便是对该地的气象进行分析，收集该地的降水、气温、日照、相对湿度等数据，以便在项目施工时能更好地计算混凝土的配比与项目的建设。除此之外，需要对该地的径流与洪水分析计算，分析该地的最小流量与枯水期等，防止项目的防渗透功能不到位，导致加大项目本身的安全隐患。做好必要的勘察分析后，便要对工程施工做好设计，研究填筑料的料场规划与拆除方案[3]。根据水利工程的布置特点，结合地形地质做好总全面布置，研究混凝土系统与砂石加工系统。在设计好后便要考虑到强化构造配筋，减少可能出现的混凝土结构问题，从而提升混凝土的抗裂性。

2.3 做好监控设施

在项目进行的过程中需要对混凝土做好定期检查，谨防出现裂缝而不自知的情况，一旦发现裂缝就要做好加固措施。出现塑性收缩裂缝后可采取及时压抹来消除，并根据裂缝宽度的不同往里填充相应的灌浆树脂。一旦出现深陷裂缝就需要先进行观测基础沉降情况，再选择压力注浆进一步控制沉降，并在上部结构进行修补。解决温度裂缝的方法通常是使用表面修复方法、嵌入方法等来增强墙体的结构。出现干缩裂缝需要将裂缝用水泥浆填充，或是用环氧树脂胶泥进行填充。

2.4 加强对混凝土的养护

对于混凝土而言，温差大会使得混凝土结构变化，从而产生缝隙。因此在项目完成后需要对混凝土做好后期养护，浇筑尽量选择在夜间进行，减小温差对混凝土的影响。在浇筑混凝土后立即用湿麻将其覆盖，并洒水进行养护。

3 结语

在水利工程的建设中，混凝土项目环节是极为重要的，为了避免混凝土产生裂缝对工程项目的质量及使用寿命时间产生负面影响，需要后期加强对混凝土的养护。混凝土裂缝产生的原因与地基、温度、材料、人员等有关，要从这些方面入手，避免裂缝的产生。