水工结构工程裂缝成因及防治探讨

王翔翔

（中工武大设计研究有限公司，湖北 武汉 430000）

水利工程在经济以及社会的发展中发挥着重要的作用，水工结构工程作为水利工程的基本组成部分，其质量直接影响整个水利工程的发展。在工程实施过程中，水工结构易受到各种因素的影响而产生裂缝，因此对其裂缝成因及防治探讨工作十分关键。分析水工结构工程裂缝产生的原因，探讨各类相关的影响因素，并提出一系列的防治措施，为相关单位提供重要参考。

一、水工结构工程裂缝特征

水工结构裂缝多会在混凝土施工中出现，并且大多数会存在于大体积的混凝土中。大体积混凝土构造以及原材料构成较复杂，多种因素影响其构造以及性能。虽然绝大多数的大体积混凝土都具有相当强的抗压能力，抗拉能力却明显偏弱。这也是作为脆性材料的混凝土的特征。混凝土结构受外荷载作用和本身结构变形的共同影响，其产生的应力超过混凝土抗拉强度，是出现裂缝的主要原因。水工结构工程中，混凝土材料的用量十分大，并且材料本身具有水化热的特点，工程实施工程中会产生较大的温度变化和收缩作用。由于混凝土内外散热条件不同，内部高温明显，散热较慢，弹性以及变形量较小，外部散热较快，弹性以及变形的程度不断加大，由此导致混凝土内部产生压应力，外部产生拉应力，当外部拉应力超过混凝土抗拉强度，即产生表层裂缝；同时，由于混凝土温差、不均匀沉降、收缩等引起的变形，受到地基和其他结构约束引起的拉应力超过混凝土抗拉强度，即产生深层裂缝。

二、水工结构裂缝产生原因

（一）温度变形

混凝土随着温度变化而发生膨胀收缩，称为温度变形。温度变化较大，会引起较大的温度变形，在混凝土内外部结构的约束下，会产生较大的拉应力，导致结构裂缝的产生。而温差出现的主要原因在于混凝土自身热量的释放，水泥的水化过程会释放大量的水化热，从而使其温度不断升高。温度变化的环节包括温升、冷却以及恒定等部分。温度转变过程中会使得混凝土中的水分凝固，从而使体积膨胀造成混凝土局部拉应力增大，当拉应力大于混凝土抗拉强度时，会使其中的混凝土受到损坏，造成温差裂缝。季节的不当选取会使作业结构的裂缝发生，过大的温差定然会对工程质量产生不利影响。

（二）不均匀沉降

水工结构地基条件不均匀、不紧密、不平整，或者回填土碾压度不合标准均会造成地基不规则沉降并且也容易形成不均匀的沉降的问题，模板下滑变化等也会导致大体积的沉降问题。雨后，结构较为薄弱的部分在雨水的侵蚀下将更容易出现裂缝。水工结构项目的地基承载性能将会更容易发生变化，从而使得沉降裂缝朝建筑结构下方延展，甚至引起工程的沉降。一般产生此种裂缝的原因是施工环节的质量不合格或者设计不够合理。

（三）混凝土收缩

导致收缩裂缝产生的原因多是水泥内部水分的大量流失，搅拌水中，百分之二十的水分多是水泥凝固所需要，其余的百分之八十的水分则需要蒸发。混凝土浇筑硬化之前，会在高温以及大风的影响下使得表面迅速失水，使得塑性收缩出现，还会引起中间宽以及两侧窄的塑性裂纹的产生。在浇筑之后，会使得结构的外边迅速失水并且变化明显。在水泥硬化的产生之下，结构表面的拉应力也会产生，从而使该结构受到影响导致干缩裂纹的产生[2]。

（四）混凝土碳化

二氧化碳浓度以及湿度都是对建材的碳化收缩产生影响最直接的因素。如果建筑所处位置地下存在着碳酸地下水，则会使得建材发生碳化收缩的问题。其与热胀冷缩的原理也十分相同，其抗拉强度比混凝土碳化的收缩力小时，也会常有开裂问题产生，碳化收缩也是不可逆的，混凝土长期暴露于二氧化碳浓度较高的环境中时，也会使得开裂问题常有发生。

三、水工结构工程裂缝的防治

（一）原材料的严格控制

国内外众多的施工经验表明，需要严格对施工的原材料进行管控，在材料的选择上也需要做到谨慎并且科学，将水工结构裂缝控制在最小的范围内。材料的选择需要注重混凝土的配比，其对于混凝土整体质量的提升都有相当重要的意义。此外，还需要加强对于混凝土材料配比的研究。泥沙、水泥、砂砾都是原材料的重要构成，对这些材料的选择也需要更加注意，避免选择含泥量较高的材质。材料的选择上，也更需要砂砾较大的材质。

（二）有效地控制温度

温度变化是混凝土裂缝产生的重要原因。温度变量较大，实时的控制较难，在进行控制时，需要依照严格的标准进行执行，混凝土浇筑前也需要有关的数据进行配合。例如体积等，再计算出浇筑时所能够达到的温度，从而使得实时控制混凝土的温度变动更为便捷。

（三）把握施工进程

施工过程中需要正确的操作，不当行为会使得水工结构混凝土的裂缝发生。施工作业时需要恰当时间的支撑，过冷或者过热的时段进行施工都会产生不良效果。作业的时间也需要选择春秋季节。温差过大会使得裂缝容易产生，施工过程也需要分层浇筑或是分块浇筑的方法进行改善。浇筑过程尽量连续，设置好冷却水管，完成工作后的保养以及维护工作能够有效对表面的干裂破坏进行预防。

四、结束语

水工结构工程裂缝的出现对该工程有较大的不良影响。因而对裂缝成因以及防治措施的探讨能够对水工结构工程的改进起到突出作用。对于水工结构工程裂缝治理的关键在于预防工作，后期的维护也相当关键。后续的研究也可以针对这两方面开展。