水利施工中混凝土裂縫產生的原因及防治措施

楊緒輝

（山東水總有限公司，山東 濟寧272000）

1 引言

水利工程施工中，混凝土裂縫的發生會大大影響工程建設的質量，需要根據具體情況制訂防治方案。

2 混凝土裂縫產生的原因

混凝土是水利工程施工中的重要施工材料，混凝土原材料的選擇對施工質量有重要影響，混凝土的選料、級配、拌和、施工等工藝的操作過程必須科學，并進行嚴格的質量控制，才能減少裂縫的產生。

2.1 溫度裂縫

溫度裂縫，主要是由于混凝土中含有大量的水泥，混凝土澆筑完成后，水泥在硬化過程中會產生大量的水化熱，在這個過程中，混凝土結構的內部溫度不斷升高，外部迅速脫水，內外部溫差不斷增加，外部結構由于水分的蒸發不斷收縮，內部結構由于溫度的升高而不斷膨脹，從而導致裂縫。在收縮變形的情況下，建筑會發生嚴重的裂縫，不僅影響項目的美觀，還會影響結構的安全性和穩定性。另外，由于配合比的不科學，也會導致溫度裂縫問題[1]。

2.2 荷載裂縫

導致荷載裂縫主要是結構設計不合理，具體包括：結構計算模型不合理、存在漏算問題；結構受力分析與實際受力不符；荷載少算或漏算；內力計算與配筋計算錯誤；結構安全系數不夠；結構設計時未考慮施工的可行性；設計斷面不足；鋼筋設置偏少或布置錯誤；結構剛度不足；構造處理不當。另外，施工過程不規范也會導致荷載裂縫，例如，施工機具、材料堆放不合理；預制結構翻身、起吊、運輸、安裝不當，造成結構受力不合理；施工人員沒有嚴格按設計圖施工，擅自更改結構施工順序，改變了結構受力模式，沒有對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。

2.3 收縮裂縫

收縮裂縫即由于混凝土的收縮引起的裂縫，其中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發生混凝土體積變形的主要原因。混凝土硬化后，表層水分逐步蒸發，而結構內部的水分損失較慢，因此，產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，導致裂縫的產生。

3 混凝土裂縫防治措施

3.1 科學選擇原材料

結合以往施工經驗，混凝土裂縫問題的出現與原材料質量有較大的關聯性。因此，在對此類問題進行防治時，首先要做好原材料的選擇。在具體的操作環節中，應注意以下幾點：（1）在砂子的選擇過程中，優選連續級配、等級較高的人工砂，同時要求材料自身含泥量在3%以內，而且還要對材料進行堿活性檢驗，根據試驗結果評估材料的可用性。（2）選擇外加劑時，需根據當地的降雨量、平均溫度、晝夜溫差等進行選擇，如常用的復合型外加劑、抗凍外加劑等。（3）在水泥的選擇中，主要以普通硅酸鹽水泥為主，結合水利工程的實際需要，還可以搭配火山灰水泥或礦渣水泥完成混凝土材料的配置，同時，應優選水化熱較低，強度等級在42.5 以上的水泥，從而減少裂縫的產生，為保證工程的施工質量奠定基礎[2]。（4）粉煤灰作為一種可以部分替代水泥的材料，結合水利工程特征，應優選一級粉煤灰，并且在拌和過程中，將粉煤灰添加量控制在40%以內，以確保混凝土易性。另外，拌和用水應以生活用水為主，自然界中的水體需要經過懸浮物、酸堿性測試，待滿足條件后再進行使用，借此從根源上降低裂縫的發生概率。

3.2 控制混凝土的拌和過程

針對堿骨科反應造成的裂縫，應嚴格控制該反應的發生，可選擇優質骨科和低含堿量水泥進行混凝土的配置，并控制水灰比。進行材料配置前，可以先進行原材料的檢驗和試驗。通過試驗對原料的使用效果進行分析，從而得出較為合理的配合比[3]。同時在混凝土拌和過程中，也需要注意以下問題：（1）拌和順序。在混凝土的拌和過程中，應使用后摻法完成添加劑的拌和，其他原材料在拌和期間也會按照拌和比例進行添加，單次添加量的誤差控制在1%以內。（2）將原材料添加到攪拌機后，需要先進行干拌，時間在1～2min，拌和均勻后再向其中添加水和外加劑，繼續攪拌約2min，然后對混凝土的坍落度、理化性質進行校驗，滿足要求后可以通過罐車或自卸車將混凝土運輸到作業現場，從而避免混凝土出現提前凝結或者結塊的情況，降低裂縫病害的發生概率。

3.3 混凝土澆筑過程的控制

混凝土的澆筑環節也是直接影響混凝土質量的關鍵階段，主要需要注意以下內容：（1）嚴格遵循澆筑順序，控制澆筑速度。在水利工程中，大體積混凝土結構較多，并且大體積混凝土由于體積龐大，非常容易出現溫差裂縫，需要嚴格控制澆筑過程，減少裂縫的產生，例如，應遵循由下至上、由中間向兩端的澆筑原則，還要控制澆筑速度，確保澆筑結果的均勻性。（2）應選擇溫度適宜，溫差較小的天氣進行混凝土澆筑，同時根據實際澆筑情況進行混凝土振搗，單次振搗時間不超過30s，以提高混凝土澆筑質量。

3.4 采用合理的養護方法

施工過程中，應在振搗操作之后進行混凝土表面的保溫養護工作，具體可以采用保溫材料覆蓋、水冷法、真空氣化法等，以做好溫度控制，減少裂縫的產生。由于混凝土流動性較強，容易在早期發生塑性收縮裂縫、干燥收縮裂縫、溫度裂縫等，因此，必須加強早期養護。養護主要是保持適當的溫度和濕度條件。混凝土澆筑后，應覆蓋一定厚度的草袋、麻袋片或塑料薄膜，過高或過低的環境溫度以及較大的溫度變化會引起表面裂縫。保溫能減少混凝土表面的熱擴散，降低混凝土表層的溫差，防止表面裂縫。由于熱擴散時間延長，混凝土強度和松弛作用得到充分發揮，使混凝土總溫差產生的拉應力小于混凝土的抗拉強度，防止貫穿裂縫的產生。澆筑時間不長的混凝土仍然處于凝結、硬化過程中，水泥水化速度較快，適宜的潮濕條件可防止混凝土表面脫水而產生收縮裂縫。

4 結語

水利工程施工中是一項非常重要的施工項目，對混凝土裂縫產生加以控制應根據水利工程施工的設計要求、施工進度、施工質量采取適當的措施，今后應加大研究力度，在混凝土施工環節和技術材料應用以及養護等方面不斷探索。