浅谈水利工程中混凝土的裂缝控制技术

张经纬 王 成 陈 帅

一、引言

我国历来洪涝灾害多发，加强水利工程建设是积极应对洪涝灾害和充分利用水资源的重要途径之一。混凝土具有原料丰富、价格便宜、生产工艺简单、抗压能力较强，耐火性能好以及可塑性良好等特点，被广泛应用于各项大小型水利工程。不同工程因所处环境不同对混凝土的要求也有很大区别，且混凝土工程质量直接影响水利工程的整体质量安全。在施工中，混凝土往往会因当地环境、施工时的工艺和配比设计等问题而产生裂缝，科学有效运用混凝土裂缝控制技术对确保工程项目质量非常重要。

二、水利工程建设中混凝土生成的裂缝类型

（一）温度裂缝

工程项目施工时，混凝土凝结硬化过程会持续放热，随着混凝土不断硬化，热量留存在内部无法放出，特别是大体积混凝土，其内部留存的水化热会比较多并且不容易散发，混凝土内部温度会逐渐上升，导致内部与外界环境的温差相差过大，从而使混凝土表面产生拉应力，若混凝土抗拉强度不足以承受产生的拉应力就会使其表面产生许多不规则的裂缝。另一种情况则是混凝土本身成型时因各种原因导致其内部结构有缺陷，结构缺陷使混凝土内部各部分结构受力不同而导致开裂。

（二）塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝常见于表面积较大的坝身等，产生于混凝土浇筑后至终凝前阶段，混凝土浇筑后因环境因素导致水分流失，造成一定的体积收缩，这种突然的收缩导致内部出现负向压强，致使混凝土表面开裂，特别是在大风、高温天气，混凝土难以抵御这种收缩力，极容易产生塑性收缩裂缝。

（三）沉陷裂缝

沉陷裂缝通常是在地基施工时，因回填土未能夯实，地基附近土质出现松软及浸水现象，致使地基结构出现问题，造成不均匀沉降而产生的。沉陷裂缝多数属于贯穿裂缝，对地基结构、承受力和耐久性有很大破坏力。同时，地基沉陷深度也会影响裂缝深度和走势。

（四）干缩裂缝

干缩裂缝多出现在混凝土养护及养护后阶段，在终凝后和振捣完后也会出现。与塑性收缩裂缝不同，干缩裂缝是因为混凝土内部水分流失速率比外部慢从而导致内外变化不一，外表面受到内部限制而产生的。干缩裂缝宽度在0.1～0.15mm，裂缝走势呈网状和树枝状。

（五）因化学反应产生的裂缝

混凝土在搅拌混合时，其中的活性物质如活性硅和碳酸盐类会和水泥中的碱性物质发生碱骨料反应，并从周围吸收水分，从而使反应生成物体积膨胀导致混凝土膨胀开裂。当混凝土开裂后，内部钢筋会因直接暴露在空气和水中导致生锈，钢筋强度大大降低从而断裂，承受力下降。

三、水利工程建设中混凝土裂缝控制及防护

（一）优化混凝土配比设计

混凝土材料的配比设计是影响其质量好坏的重要因素。为了避免因使用不科学不合理的配比而导致混凝土开裂，必须要求施工现场测量人员对施工地区的环境进行准确的测量，从而使混凝土的配比更加科学且合理以达到减少混凝土开裂概率的目的。对于常见的裂缝类型，可以采取更加具体的措施，如塑性收缩裂缝，可以通过加入一些减水剂来控制其水泥和用水量；对于干缩裂缝，可以控制砂率以防止其过大；可以通过降低用水量和砂率来控制温度裂缝出现的概率。

（二）合理控制水泥搅拌和施工工艺

要防止混凝土开裂，现场施工人员需要严格按照施工具体要求对混凝土进行作业。其中在混凝土搅拌过程中，不仅要确保混凝土搅拌均匀，同时也要保证其整体性良好，这样可以使混凝土质量更加良好，离析现象和裂缝出现概率也会大大减少。在混凝土的运送和存放时也要格外重视，防止混凝土在存放和运送期间过度与外部环境接触，导致混凝土变质，性能下降。

优化施工工艺和合理控制施工环节可以使混凝土开裂概率大大降低。不同类型的裂缝问题可采用针对性的解决方法：

（1）对于塑性结构裂缝，为防止混凝土表面失水过多，可以先湿润浇筑模板，在后续养护过程中遮盖混凝土并不定时浇水以达到防止失水的目的；

（2）对早期混凝土进行保湿处理，以解决混凝土表面水分蒸发过快而导致干缩裂缝的问题；

（3）对于温度裂缝，在浇筑时可通过降低混凝土的温度或分数次浇筑来减少混凝土的水化热，夏季也可以通过对混凝土浇水处理来防止混凝土内外温差过大。

实际施工时，不仅要施工人员严格遵守规章制度和工艺流程，也要不断改进和完善施工工艺来防止混凝土开裂。科学有效的施工工艺可以很好地控制裂缝的产生。在混凝土浇筑时会因水泥品种、外加剂种类和用量等原因产生气泡，这些气泡容易使混凝土内部结构强度降低、表面坑坑洼洼，所以施工时通常使用二次振捣来进行二次液化排除内部气泡，还能去除多余的水膜和过大的骨料，极大提高混凝土的稳定和整体性。对于混凝土凝结硬化过程中可能出现的渗水、泌水现象，可掺入一定量的粉煤灰，在后续养护过程中在混凝土上覆盖塑料薄膜以起到保温保湿作用，温度较低时选择更加厚实的覆盖物。

（三）施工材料选用

选择合适的施工材料将直接影响混凝土的整体质量，针对可能出现的裂缝类型可选用不同的施工材料，如：

（1）防止塑性收缩裂缝，可选用粉煤灰和普通硅酸盐水泥等收缩量较小的水泥品种；

（2）防止干缩裂缝可选用硅酸盐水泥；

（3）防止温度裂缝，可选择水化热较低的水泥，如低热矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等；

（4）选用总碱含量低于0.6%的低碱性水泥来减少因碱骨料反应导致混凝土膨胀开裂的概率。

做好混凝土原材料的质量把控可以很好地保障整体施工质量，降低裂缝出现的概率和返工耗费的人力物力和时间。所有采购的材料都需要专业人员负责，必须找市场上品质有保障、信誉度高的材料供应商进行合作，最好选择能长期保障材料供应的。

四、修补混凝土裂缝技术

对于水利工程中已经开裂的混凝土应立即进行裂缝处理，以防止结构被进一步破坏，在工程中常用以下两种修补方法：

（1）混凝土表面处理

表面处理在裂缝处理中属于比较常见的方法，先对裂缝表面进行干燥处理，再选用防腐材料或树脂，速水泥浆涂抹在裂缝表面。此方法使用成本较低，操作简易，修补效果良好。

（2）裂缝填充，灌浆处理

此方法是将胶结材料如水泥、环氧树脂和甲基丙烯酸甲酷液等利用设备注入裂缝中，待填充材料硬化后，将开裂的混凝土两边重新连接起来以起到加固作用，常用于较深的裂缝和需要防渗的混凝土开裂构件。

五、结语

综上所述，解决混凝土开裂问题的关键可以总结为：施工环境是裂缝产生的重要因素，在施工前应提前根据环境对配合比进行科学合理的调整；要提高施工人员素质要求，严格按照相应规章制度工作，提高成型工艺并根据具体情况合理使用外加剂；要科学、合理、有预防性地选用原材料，保证原材料的质量。随着技术的不断进步，混凝土裂缝控制技术将更有预防性和针对性，在建设新时代高质量水利工程中发挥更大作用■