水利工程施工中混凝土裂縫的原因分析及防治

張冠杰 王福本

摘 要：我國大部分地區的水量常年徘徊在泛濫和稀缺之間，水利工程是關系到經濟發展和社會安定的重要基礎建設工程，在實際施工和運維過程中，混凝土裂縫問題層出不窮，嚴重影響水利工程的質量和使用年限，本文從水利工程中混凝土構件出現裂縫的原因入手，探討防治混凝土構件出現裂隙的措施。

關鍵詞：水利工程；混凝土裂縫；施工技術；質量控制

引言：水利工程項目施工過程中，混凝土構件出現裂縫是比較重要且常見的施工問題，對水利工程整體質量和運行安全有巨大的負面影響，容易引起工程運行安全事故，威脅水系下游城市、村莊的安全，縮短工程使用壽命，對資金造成高額浪費。因此，采用防治措施預防裂縫出現在水利工程混凝土構件上，和對已出現裂縫的混凝土構件進行修補是非常重要的施工部分。

1.水利工程中混凝土構件出現裂縫的原因

1.1 地質原因

水利工程受水系特征影響，通常修建在相對偏遠地區，地質條件復雜。水利工程一般在冬季枯水期進行施工修建，以備夏季豐水期的挑戰和沖擊，是我國水利工程修建的通常模式。經過實際施工建設和后期運維采集數據，我們發現傳統水利工程項目施工中忽略了地下水對水利工程的沖擊和影響，也忽略了地下水活動帶來的周邊地質條件變化，導致冬季修建的水利工程混凝土構件在夏季遭受地上水系和地下水系的雙重夾擊，雙重作用下導致水利工程地基部分出現設計考慮外的沉降現象，造成上層建筑物因外力作用產生裂縫，引發質量和安全問題。

1.2 溫度原因

混凝土澆筑完成后需要一段時間的靜置等待構件硬化，在此期間混凝土內部會產生一種變化，即水熱化。這種變化使混凝土內部溫度在短時間內快速升高，又無法在同一時間內對外散熱，造成混凝土內外出現溫度差，過大的溫度差會連帶產生溫度應力，溫度應力的存在使原本只需要承受拉伸力作用的混凝土結構受力增加。在靜置初期混凝土所承受的溫度應力對構件本身影響非常小，隨著靜置時間增長，最終在混凝土構件表面形成非常細小的裂隙，隨著水流的不斷沖刷逐漸形成裂縫并繼續擴大，終會導致工程質量和安全事故。除此之外，因混凝土內部溫度升高導致水分過快蒸發，而澆水養護工作沒有及時跟上會導致因缺乏水分形成裂縫；冬季施工過程中混凝土溫度過低，內部水分結冰，導致混凝土在熱脹冷縮的作用下出現裂縫。

1.3 受力變形

水利工程混凝土結構受力變形主要受到內外兩部分力的作用，第一，外力作用主要體現為體積較大的混凝土構件整體受力不均勻，導致構件出現瞬間性斷裂。第二，內力作用主要體現在兩方面，體積較大的混凝土構件因散熱和蒸發速度過快，導致混凝土構件失溫收縮，自身產生收縮壓力，導致裂縫產生；混凝土自身含水量快速下降，例如養護過程中沒有及時補充水分，混凝土出現干裂現象，導致出現裂縫。

2.防治混凝土構件出現裂隙的措施

2.1 提前排除地質原因

在水利工程規劃設計階段，對選定地區地質情況進行詳細、準確的勘察和評估，確定該地區是否適宜建立水利工程或有哪方面需要技術填補空缺，為后續水利工程項目的規劃和設計提供充分的前期數據，提高設計圖紙、技術的科學合理程度，盡量避免因地質條件、地下水活動等原因造成混凝土結構出現裂縫，或采用針對性技術和手段防止裂縫的出現。

2.2 溫度原因防治

對于溫度原因導致混凝土機構出現裂縫的情況，主要從三個方向進行防止和解決。第一，對于由于水熱化導致裂縫的情況，盡量采用水熱化程度較低的水泥進行施工，降低混凝土內部和外部的溫度差，降低溫度應力的大小，最大程度上降低溫度應力對混凝土構件的受力影響。第二，針對水分蒸發過快的情況，應當對混凝土構件使用降溫處理，降低因溫度導致水分蒸發的效率，及時對混凝土構件進行補水養護，減小裂縫產生的幾率和比例。第三，針對內部水分結冰的混凝土構件，可以采用護圍保溫和養護的形式，降低因溫度過低內部水分結冰導致混凝土構件產生裂縫的幾率。總之，在冬季進行水利工程混凝土構件施工的過程中要保持對溫度的穩定和范圍控制，采用空氣加熱的形式加熱整體混凝土構件周邊溫度，縮減混凝土內外溫度差，避免結冰；采用冰水降溫等形式縮小混凝土內外溫度差，并進行水分補充，避免混凝土散熱過程中速度過慢導致熱漲現象或水蒸氣過度蒸發導致干裂現象。

2.3 受力變形防治

根據混凝土構件受力變形的原因，主要從以下幾方面進行受力變形防治工作：第一，通過工程項目啟動前對工程周邊地質條件數據采集和分析，尋找合適的地基處理技術，對水利工程地基部分進行加固和穩定作業，避免因地基不均勻沉降導致上層建筑物出現瞬間性裂縫。第二，根據施工現場需求和施工標準選擇更加適合的混凝土配置材料，通過添加減水劑、降低水灰比等形式控制水灰比來提高混凝土強度，從增加混凝土構件自身強度的方面降低混凝土裂縫的產生。第三，面對體積較大的混凝土構件時通過保溫、通風、養護等方式，對混凝土散熱和內部水蒸發速度進行控制，避免混凝土構件因失溫產生收縮收縮，自身產生收縮壓力，導致裂縫產生；避免混凝土構件因內部溫度過高，自身差生膨脹，導致裂縫產生；避免混凝土自身含水量快速下降，養護過程中及時根據混凝土機構表現情況進行水分補充，避免混凝土出現干裂現象，避免出現裂縫。

3.對已出現裂縫的混凝土施工技術

除防治外，針對已出現裂縫的混凝土構件要采用有針對性的施工技術和措施進行補救和填充。目前業內常用的有高壓噴射防滲施工、劈裂灌漿防滲施工、自凝灰漿防滲施工等技術，其目的主要是填補已經出現裂縫的混凝土構件部分，并在裂縫之外制造一層防滲墻來提高混凝土構件的施工質量和安全程度。其中高壓噴射是采用高壓破壞脆弱區域結構，使噴射入的漿液與原有結構緊密結合，提高強度和承載力；劈裂防滲是運用漿液壓力在混凝土結構中劈出縱向裂縫并關注漿液，形成結構內部的防滲層并填補結構已形成的裂縫；自凝灰漿是采用水泥、膨脹土、緩凝劑等材料結合混凝土結構特性，對混凝土結構中的裂縫進行有效填補并形成防滲層。

結束語：綜上所述，水利工程中混凝土構件出現裂縫的原因主要集中在地質、溫度、受力三個方向，施工建筑單位要對水利工程項目現場進行實際考察并進行模擬，確定混凝土構件受到最大影響的來源，并進行具有針對性的防治工作，盡量避免混凝土裂縫的產生，減小混凝土裂縫對工程質量和安全的影響。

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