水利施工中的混凝土裂缝的原因和防治对策解析

摘要：水利工程是我国重要的基础工程，亦是民生工程，在社会经济发展中有着积极的促进作用。在水利工程的施工过程中，由于混凝土的裂缝会导致建筑物在其所发挥的使用功能、相应的承载能力、建筑物的观感以及使用年限等方面产生一定程度的影响，因此，施工人员必须在根源上做好混凝土施工期间的预防工作，以避免裂缝现象的出现。

关键词：水利施工；混凝土；裂缝防治；原因；对策

中图分类号：TV文献标识码： A

引言：当前，在诸多的圩口闸、生产桥、泵站、跌水、涵洞、倒虹吸、渡槽、防渗渠道水利工程中，由于混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭等一系列因素，混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝。因为裂缝的存在破坏了结构的整体性，结构受力与变形会产生突变，使得结构开裂、不稳定甚至破坏，给结构的运行带来不确定性，而且易导致钢筋锈蚀，有些损坏严重的还会削弱结构强度，使水利工程失稳，危及水工建筑物的结构的稳定性。由此可见，分析在水利施工中混凝土裂缝产生的原因及采取质量控制措施，对水利工程标准化建设具有重要指导意义。

1.水利施工中混凝土裂缝产生的原因

1.1 塑性收缩裂缝。混凝土在凝固的整个过程中，会逐渐散热和蒸发，这是引起混凝土体积收缩的主要原因，尤其是部分大体积的混凝土。假设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经常看的病害之一。裂缝是材料的不连续现象，属于物理性病害，是水工混凝土耐久性的首要影响原因。裂缝的出现，多数在施工期就存在，有的既然在施工期以后，也多在运行初期5～10年以内，不是由于运行期长工程老化难题，而是早期的难题。裂缝的存在直接使得混凝土抗拉性能的降低，裂缝也会带领有害物质进入混凝土内部，造成钢筋锈蚀，甚至混凝土结构破坏。相比水库蓄水发电和灌溉来说，挡水混凝土结构的裂缝会直接引起渗漏，假设渗漏量达到一定程度，就直接危及工程的蓄水本领；相比混凝土重力坝来说，假设裂缝达到一定贯穿深度和宽度，会引起坝体扬压力的急剧增长，削弱坝体的抗滑本领，对结构抗震非常不利、甚至会对整个坝滑本领，对结构抗震非常不利，甚至会对整个坝体的结构稳定和安全造成威胁。

1.2 温差裂缝。温差裂缝是由于混凝土内部和外部之间产生温差所引起的，温差产生的原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。在温度正负交替整个过程中，混凝土微孔中的水成为结冰或过冷的水，体积膨胀产生冻胀压力，过冷的水迁移产生渗透（低浓度溶液中的水或其他溶液通过半透性膜进入较高浓度溶液中的现象）压力，当两者的附加作用力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就遭受破坏。温差裂缝主要有三种情况： （1）水工混凝土在施工初期，产生大量的水化热，内外的温差使其产生裂缝。（2）混凝土拆模前后，混凝土表面的温度会急速下降，裂缝产生。 （3）由于混凝土内部温度到达极限，可是热量散发慢，而产生温差裂缝。施工中的大体积混凝土，原因是由于温差产生裂缝，诸如水工大坝、分洪闸、拦河坝等体积水工混凝土更易发生此类裂缝。

1.3 安定性裂缝。安定性裂缝原因是龟裂，普遍是由于混凝土的质量不合格引起的。再者，钢筋由于外界的腐蚀也会引起混凝土裂缝。

2.水利工程中混凝土表面裂缝的危害

混凝土建筑物裂缝渗漏在水工建筑物各种损坏现象当中属于比较常见的一大病害，会使混凝土产生严重渗漏、裂缝，影响结构安全和正常使用及渗漏的结果，一方面在经受压力荷载和温度胀缩的反复作用下使裂缝逐步扩宽和发展；另一方面当水渗入混凝土内部后，使混凝土的碱度降低，使钢筋纯化膜遭受破坏，当水和空气同时期渗入，促使钢筋锈蚀，并可能由此导致混凝土结构物的破坏。根据调查，裂缝引起的各种不利后果中，渗漏水占60%。水分子的直径约0.3×10～6mm，可穿过任何肉眼可见的裂缝(以0.05mm为界)。混凝土碳化会加剧混凝开裂，一旦混凝土开裂就无法再愈合，而且在外界荷载与环境条件包括干湿、冷热循环）作用下继续收缩，导致混凝土结构物破坏。混凝土裂缝的存在，导致水泥水化物中游离的氢氧化钙[Ca(OH)2]能吸收软土中的水和土孔隙中的二氧化碳，相互作用形成碳酸钙，这就是常说的混凝土碳化，混凝土碳化有混凝土“癌症”之说，碳化会使混凝土的碱度降低。同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱，当水和空气同时期渗入，钢筋就产生锈蚀。综上，混凝土的裂缝（蠕变）对钢筋混凝土结构具有重要意义，会切断结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的。轻则影响建筑物的外观和正常使用，前者导致混凝土材料的疲劳；后者则使破坏过程加剧并复杂化而难于防治。

3．控制水利施工中混凝土裂缝的对策

3.1加强配合比的优化。混凝土配合比的设计不仅要满足结构设计提出的抗渗性、耐冻性等耐久性的要求，而且还要考虑结构设计未明确的其他耐久性要求。采集原材料进行试拌，尽可能地减少水泥用量，Ⅰ、Ⅱ级和Ⅲ级粉煤灰在细度、需水量比和烧失量等技术指标上有比较大的区别，添加Ⅰ级粉煤灰，严格控制水胶比，粗骨料应采用二级或多级级配，其松散堆积密度应大于1500kg/m3，紧密空隙率宜小于40%。掺入适量的粉煤灰不仅能降低成本，而且能提高混凝土的和易性、提高不透水、气性、抗硫酸盐性能和耐化学侵蚀性能、降低水化热，减少收缩，提高抗侵蚀具有良好的作用。

3.2原料对映选择性。细骨料应质地坚硬、清洁、级配良好；人工砂的细度模数且在2.4～2.8范围内，含泥量控制在1%内。采用石灰岩，压碎值为18%，针片状含量

3.3施工过程控制。第一，混凝土二次振捣施工工艺是一种简单高效的除混凝土沉缩裂缝的方法。机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小。振捣时间应根据机械性转能决定，一般以5～5s/次为宜，能较好地消除粗骨料、钢筋下面的水膜，消除沉缩收缩量。第二，采用二次抹压技术可消除混凝土干缩、沉缩和塑性收缩产生的表面裂缝。此种裂缝是混凝土表面水分散失引起的，发生在混凝土加水至初凝的这段时间，消除此种裂缝应采用抹光机械经多次提浆、抹平，根据地坪的硬化情况，去掉圆盘，利用机械抹光机的抹刀进行3～5遍纵横方向收光，将极大地提高混凝土的平整度和表面强度。第三，控制内约束温度裂缝措施，主要控制混凝土内外温差、表面与外界温差，防止混凝土表面急剧冷却。混凝土产生裂缝的原因有多种，但根本原因是混凝土中的拉应力超过了混凝土的抗拉强度，在混凝土内部温度不断上升，在内外温差过大时，应根据本地实际情况，积极采取工程措施，加强测温和气温预报，做到防护及时。

3.4防止干缩裂缝的措施。缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的抗渗性和耐久性，也会使大体积混凝土的表面裂缝发展成为更严重的裂缝。混凝土中水分存在于孔隙中，这些孔隙分布在水泥石、骨料及骨料与水泥石之间和钢筋与水泥石之间的交界处，产生湿胀干缩。应加强振捣使之密实，减少混凝土的离析和泌水，提高混凝土的泵送性能，提高混凝土的早期和后期强度，降低氯离子的渗透能力，可有效地控制混凝土湿胀干缩裂缝产生。

4.结束语

综上所述可以得知，随着近年来我国大力兴修水利工程，使得各个大小型水利工程项目如雨后春笋般的出现，为人民谋取了较大的福利。然而，在水利工程实际施工过程之中，往往由于所使用的混凝土受到环境的影响（如温度、地形等），会出现裂缝的现象，这严重地影响了水利工程项目的质量。对此，应该在施工中应把好各环节质量关。只有这样才能使水利工程发挥其应有的工效。

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