水利工程混凝土施工裂缝的产生原因及对策分析

摘要：裂缝是影响水利工程施工质量和使用功能的重要因素，研究其形成原因并制定合理防止对策对保证水利工程使用效果具有重要意义，文章从多个角度分析了水利工程混凝土裂缝的形成原因，并针对性的提出了防治措施。

关键词：裂缝；锈蚀；收缩

中图分类号：TU7文献标识码：A

引言

裂缝是水利工程中最严重的危害之一，裂缝的生成不仅影响构筑物的使用功能，并会引发质量安全事故而威胁人类的生命财产安全，导致裂缝形成的原因多种多样，因而对其成因进行深入分析并结合现场情况制定对策对保证水利工程施工质量，更大限度的发挥其经济和社会效益具有深远意义。

一、水利工程混凝土裂缝成因分析

（一）温度因素

温度因素是导致水利工程混凝土裂缝的主要因素，导致温度因素的原因是混凝土内水泥水化热，同时由于水利工程多属大体积混凝土，大量水化热聚集在混凝土内部若不能及时散发则会导致混凝土内外较高温差，继而导致混凝土内外热胀冷缩程度不同而在混凝土表面形成一定拉应力，当该拉应力超过混凝土的抗拉强度极限则会在其表面生成裂缝；同时若施工过程中环境温度发生突然降温等现象，则混凝土内部会出现温度的正负交替，在交替过程中混凝土微孔内水分则变为冷水甚至冰，过冷水在迁移过程中则会产生渗透压力，同时体积发生膨胀则会产生冻胀压力，当以上二者共同作用力超过混凝土的抗拉强度则会在其表面生成裂缝。

（二）混凝土收缩

塑性收缩。浇筑后的混凝土初期强度较低，表面在周围环境影响下而水分散失很快，该现象会导致混凝土体积急剧收缩，而该时段混凝土强度不足不能抵抗其自身的塑形收缩时则会生成裂缝；表面干缩。浇筑后的混凝土在外部条件影响下而导致其内外水分蒸发不一致，表面水分散失较快而内部水分不易散发，则导致混凝土内外变形不一致，当较大的表面干缩在内部约束时则会产生较大拉应力，该应力超过其承受能力则会形成裂缝[1]。

（三）混凝土塑性坍落

混凝土浇筑后几小时内其处于塑形状态，该阶段一旦出现混凝土渗透则混合料中的固体颗粒会在重力作用下而出现下沉，同时水分则向上浮动，当其受到钢筋骨架或混凝土模板等提供的外力束缚时则构件会生成裂缝。

（四）设计因素

设计人员偏重于混凝土强度而对温差及混凝土的非均匀及收缩和徐变等特性因素考虑不足，或构件假设受力情况和实际受力不符则会导致构件产生不均匀沉降而引发裂缝；构件内钢筋采用单层钢筋或钢筋间距较大而未考虑其他因素或结构后浇带、伸缩缝等设置不合理等军徽导致裂缝生成等。

（五）施工因素

若施工地点土质松软、不均匀，施工模板刚度不足等均会导致混凝土浇筑过程中或浇筑后形成变形继而被拉裂；浇筑过程中人员或施工机具致使钢筋弯曲或下沉而降低了钢筋保护层的有效高度则会生成裂缝；混凝土振捣过程中若振捣不足则会生成横向裂缝，若过振则会致使促骨料下沉，混凝土表面沁水而导致纵向体积收缩，其表面砂浆层则会形成收缩裂缝；施工中因抢工期等因素，在自身强度不足的情况下则开始在表面堆积材料等也会导致表面裂缝生成。

（六）冰冻因素

若施工环境为寒冷季节或区域，且施工过程中养护保温工作不到位则会导致混凝土内水分出现冰冻现象，水在结冰过程中其荷重将会增加，因而若构件孔道内没有灌浆或灌浆不饱满内出现水体结冰则会沿孔道方向产生裂缝。

（七）钢筋锈蚀因素

若结构构件钢筋保护层厚度不足或因混凝土浇筑不足导致水分渗入内部而锈蚀钢筋，钢筋锈蚀实为电化学反应，该反应可在钢筋周围混凝土内产生胀拉应力，若保护层厚度不足而难以抵抗该拉应力则会沿钢筋方向产生裂缝，而裂缝的生成会促使钢筋锈蚀现象，继而形成恶性循环，最终导致保护层混凝土剥落或钢筋锈蚀断裂而影响结构安全[2]。

二、水利工程混凝土裂缝预防对策

（一）原材料控制

对施工用材应确保其符合规范要求，细骨料的细度模数应控制在2.4以内，含泥量不应超过1％；粗骨料内碎石针片状应控制在10％范围内，含泥量也不应超过1％，并应尽量选用低水热化水泥来降低因温度变化而生成裂缝，并在满足强度要求的前提下降低水灰比和水泥用量来达到改善骨料级配并降低水化热。

（二）优化配合比设计

在施工配合比设计时应结合当地环境和工程要求科学合理的配置混凝土，并应尽量掺加粉煤灰和减水剂以保证混凝土的工作性能，对选用的原材料应进行试拌以将水胶比控制在相关范围并提高其和易性便于控制混凝土的收缩性能，最终配置出高强度、高韧性的混凝土以在一定程度上提高其抗腐蚀能力；在保证强度的前提下降低水泥用量而用骨料填充其减少部分，从而可调整混凝土的缓凝时间，防止水泥迅速水化热而导致其塑性增加[3]。

（三）提高基础结构强度

在设计时则应适当改善工程结构，减轻结构重量，施工过程中则应合理安排施工工序来加强基础强度，减少不均匀沉降发生的可能性和沉降量，而应避免采取单纯的减轻构件重量的措施，因为采用该措施会降低结构稳定性，因而会加重结构不均匀沉降发生几率。

（四）加强施工管理

应对地基进行夯实加固，并保证模板有足够刚度，防止上部构件浇筑后地基被水浸泡；应选用高强度模板以防止模板变形或支撑力不足现象，施工前应将地基和模板等所有与混凝土接触的部位均匀浇透以防由于干湿度不均导致后期收缩不均，拆除模板时应迅速以防止其受力不均，并应保证正确的拆除顺序；应保证振捣均匀并严格控制振捣时间在10-15s范围内，避免漏振、欠振和过振，在混凝土临近初凝时应采用平板振捣器对表面进行二次振捣等。

（五）加强养护

合理有效的养护可防止初期裂缝的形成并可促进后期混凝土的稳定，达到其预期承压能力和强韧度。混凝土养护应从拆模后混凝土防护和钢筋防氧化两方面着手，拆除模板后应及时进行洒水养护，但当环境温度低于5℃则应严禁洒水，若混凝土表面不便浇水则应涂刷养护剂以防止内部水分蒸发，寒冷季节或区域进行混凝土养护则应及时在其表面覆盖塑料薄膜和草帘以实现保湿保温的双重目的；应选用抗腐蚀性较强的钢筋和含碱量低的水泥，在浇筑过程中应避免其同酸性物质接触以降低钢筋氧化腐蚀现象。

三、结语

裂缝是水利工程施工质量通病，裂缝的存在不仅可降低水利构筑物的抗渗能力，并会影响其使用功能，同时可导致内部钢筋锈蚀、混凝土碳化因而降低材料的耐久性，最终影响构筑物的承载能力和使用寿命，因而对裂缝的形成原因进行深入研究，并结合工程实际制定合理有效的措施方可保证水利工程构件的安全性和稳定性，更好的实现其经济和社会效益。

参考文献：

[1]李常升.水刹工程质量监控与通病防治全书[M1．北京：中国环境科学出版社，1999.

[2]李聪丽.水利工程混凝土施工与裂缝的处理方法[J].大科技科技天地，2011年第7期．

[3]黄国兴,陈改新.水利工程混凝土建筑物修补技术及应用[M]．北京：中国水利水电出版社，1986.