浅析水利工程中混凝土裂缝的成因

摘 要：混凝土是水利工程中重要的建筑材料，混凝土裂缝问题又是混凝土工程中最难解决的问题之一，这不仅影响水利工程的外观，还会降低水利工程的使用寿命，必须要予以高度重视。本文分析水利工程中混凝土裂缝产生的原因，给出一些解决措施，为水利工程的混凝土施工提供参考。

关键词：水利工程 裂缝 成因 修补

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（b）-0050-01

1 混凝土简介

在水利工程中，混凝土施工非常普遍，混凝土结构常用作挡水、发电、输水和排沙等。混凝土是一种以砂石为骨料，加以水泥、水和其他材料混合而成的复合型脆性材料。目前水利工程中应用混凝土形式为混凝土重力坝、混凝土碾压混合坝和混凝土面板堆石坝等，混凝土结构已经成为现代水利工程中重要的建筑材料。混凝土结构施工过程中，由于技术、环境和材质等问题使得很多混凝土结构中出现裂缝，这不仅仅影响水利工程的美观，还会严重影响水利工程的结构强度、稳定性和安全性，因此在施工过程中必须要做好预防和处理裂缝措施，确保混凝土结构的施工质量。

2 混凝土结构产生裂缝的形式和原因

2.1 表面干缩裂缝

混凝土的表面干缩裂缝通常出现混凝土的养护结束之后或者混凝土浇筑施工7天左右。混凝土结构会随着的水泥浆中的水分的蒸发出现收缩，这种收缩是单方向的，不可逆转。干缩裂缝产生的根源是混凝土结构的水分蒸发程度的差异造成的，混凝土在收缩过程中，表面的水分蒸发快，变形的速率也很快，而混凝土内部的水分蒸发较慢，变形速率很小，这时候混凝土表面的收缩变形因为受到内部结构约束，形成了较大的拉应力，从而使得混凝土表面出现干缩裂缝。干缩裂缝表现形式为混凝土表面出现网状或者线状的细裂缝，宽度一般在0.05～0.2 mm之间，这种裂缝在大体积的混凝土结构中经常出现。我们知道干缩裂缝会严重影响混凝土结构的抗渗性，进而引起钢筋等骨架腐蚀和损坏，降低水利工程的耐久性，尤其是在水压力的作用下很容易出现水力劈裂，降低水利工程的承载力。通过分析干缩裂缝的成因发现，它的形成是和混凝土的水泥成分、水灰比、水泥的用量以及骨料和外加剂有关。为了避免混凝土结构出现干缩裂缝，可以使用干缩性较小的水泥，在不影响水利工程质量的前提下，适当地降低水泥的用量，同时也要控制好混凝土的水灰比大小，可以添加减水剂。还需要做好混凝土的早期养护工作，养护期间要做好混凝土的保温盒保湿工作。

2.2 塑性收缩裂缝

混凝土的塑性收缩裂缝是指混凝土结构在终凝之前，表面的水分散失或者蒸发过快而产生的收缩裂缝，这种裂缝一般出现在气候干热或者大风天气，其表现形式为中间宽两端细长，裂缝之间互不连贯，裂缝的长度可以达到1～2 m，宽度达到1～5 mm。产生的主要原因为混凝土结构在终凝前的强度很低或者几乎没有强度，尤其是在干热和大风天气，混凝土表面水分的散失速率更快，在结构内部的毛细管中产生较大的负压，使得混凝土急剧收缩，在这个阶段混凝土结构的强度无法抗拒本身收缩，进而形成裂缝。混凝土结构出现塑性收缩裂缝的原因与混凝土的水灰比、凝结时间、外部环境和湿度等有关。

为了避免出现塑性收缩裂缝，可以使用早期强度比较高和干缩性较小的硅酸盐水泥，对于混凝土的水灰比和水泥品质要充分做好试验，浇筑过程中的振捣要密实，在干热或者大风的天气要做好养护工作，确保混凝土的温度和湿度满足工程的需求。

2.3 温度裂缝

温度裂缝一把出现在大体积的混凝土结构的中间位置。在混凝土浇筑之后，混凝土凝结过程中，我们知道水泥的水化作用会产生大量的水化热，这种水化热在大体积混凝土结构中很难散发，进而使得混凝土结构内部的温度急剧上升，而在混凝土结构表面散热较快，这样结构内外产生温差，再加上混凝土结构内外热缩型差异，在混凝土的表面会出现拉应力。当拉应力超过混凝土表面的抗拉强度，在混凝土结构的表面就会产生裂缝，这种裂缝多形成于混凝土施工的后期，也只会在混凝土的表面形成。

温度裂缝在混凝土结构的表面分布没有规律，在大体积混凝土结构中时纵横交错，在梁板类的混凝土结构中裂缝一般平行于短边。外界温度变化的程度也会影响温度裂缝的宽度，通常在夏季较窄，冬季较宽。温度裂缝的出现必将引起混凝土的碳化以及钢筋的腐蚀，进而影响水利工程的质量。通常采用的预防措施有：使用低热或者中热的水泥；合理减少水泥的用量；降低混凝土的水灰比；改善极端天气的浇筑温度，添加减水缓凝剂；预留温度收缩缝等。

2.4 沉陷裂缝

混凝土结构的沉陷裂缝的产生多是由于混凝土结构的地基土质不均匀和松软、回填土夯实度不够等因素使得地基出现不均匀沉降而产生裂缝，还可能由于混凝土浇筑过程中模板的刚度不足和模板的支撑出现异常等情况造成沉陷，尤其是在冬季施工过程中，模板底部支撑在冻土上，在冻土解冻之后致使混凝土结构出现裂缝，这种裂缝和模板支撑变动的情况有关，通常与地面垂直，沉陷的情况和裂缝的宽度成正比，手外界温度变化的影响作用较小，在地基或者支撑模板稳定之后，沉陷裂缝也就停止变化。

根据沉陷裂缝产生的原因，可以采取以下措施来避免：对松软地基或者回填地基在混凝土浇筑前做好加固和夯实施工；确保支撑模板具备足够的刚度和强度，不会出现位移或者沉陷；模板的拆除时间要合理并且要注意拆卸的先后次序；在冻土上施工要做好防沉陷的防护措施。

3 混凝土裂缝的常用修补方法

在水利工程中，混凝土裂缝在有水流入之后，由于混凝土析出物使得有些裂缝能够自愈，对于不能够自愈的裂缝必须要采取一定的方法进行修补。下面介绍一些修补方法。表面修补法：在混凝土的裂缝表面涂刷涂料，只要适用于裂缝的宽度在0.3 mm以下，且该裂缝对混凝土的承载力和结构没有影响。灌浆法：该方法适用于裂缝对混凝土结构有影响和需要进行防渗处理。利用高压设备将填缝胶材料灌入到裂缝中，在灌浆材料硬化之后和混凝土形成一个整体。结构加固法：对产生裂缝的混凝土结构表面添加构件，这种修补方法适合裂缝影响混凝土构件的性能。常用的方法有：构件外部加设钢筋、增加支点等。

4 结语

水利工程的混凝土施工过程中产生裂缝的原因有很多，在具体的施工中，需要采取多种预防措施尽量避免产生裂缝。对于已经产生的裂缝需要进行科学分析，采取合理的修补措施，确保混凝土结构的性能。

参考文献

[1] 杨晓波.浅谈水利工程混凝土裂缝原因与对策[J].工程技术，2012（5）.

[2] 李刚.浅析地下大体积混凝土施工中的裂缝控制[J].中国电力教育，2010（S2）.

[3] 许艳朝.大体积混凝土工程施工的控制措施[J].河北工程技术高等专科学校学报，2010（4）.