探討水利施工中的混凝土防裂縫技術

◎ 劉宏志 廣東河海工程咨詢有限公司

1.引言

混凝土是水利工程施工中的一種重要材料，是水利工程建設的基礎。雖然混凝土材料具有諸多性能優勢，尤其在結構強度與防滲性方面較為出色，但水利施工中還是常常出現混凝土裂縫問題，這對水利工程的建設質量造成影響。在當前我國水利工程建設需求量不斷增加，工程建設質量要求日益提升的情況下，更需要我們對混凝土裂縫問題做好防治，從而切實提升我國水利工程建設的整體水平。

2.當前水利施工中混凝土裂縫的常見類型

雖然混凝土本身具有較強的性能優勢，但其同樣會受到一些因素影響而產生裂縫。就水利施工而言，其施工中常見的混凝土裂縫類型主要有龜縮裂縫、塑性收縮裂縫、沉陷裂縫以及溫差裂縫。

龜縮裂縫是混凝土發生失水而使混凝土結構過于干燥，壓縮應力超過混凝土內部抗壓能力從而產生收縮裂縫。這類裂縫一般為網狀分布形態，其直接影響就是降低混凝土結構的防滲與抗壓能力，因此這種裂縫對水利工程有著較大危害。

塑性收縮裂縫同樣是因混凝土內水分流失導致，但其與龜縮裂縫的區別在于其是在混凝土凝固之前發生的。這種裂縫的產生多受自然條件如較強風力、太陽暴曬等影響而造成，在外觀形態上主要是兩邊窄中間寬，這種裂縫同樣影響水利工程質量。

沉陷裂縫主要是因地基地不均勻沉降而造成的，其一般在水利工程中都是以貫穿性裂縫形態存在，且地基沉降方向與深度都將影響其裂縫寬度。這種裂縫對水利工程結構的穩定性將會產生較大影響。

溫差裂縫主要是由混凝土內外部溫差存在而造成的。這是因為混凝土自身的水化熱過程會產生大量熱量，但混凝土體內外的散熱速度是不同，其表面散熱速度較快，而內部熱量散熱較慢，導致大量熱量在內部積聚，從而使內外部產生較大溫差。這種溫差所產生的巨大張力會超出混凝土本身的抗拉應力，進而出現裂縫。

3.水利施工中導致混凝土裂縫產生的原因分析

雖然混凝土裂縫產生多是受外界條件影響而導致的，但歸結到水利施工中則是因施工不到位以及對混凝土關注不足而造成的。因此，找出施工中存在的問題，有助于我們對混凝土裂縫進行防治。

首先，水利施工中對混凝土配比不當將造成混凝土裂縫。對于混凝土材料而言，其需要經由各種集料與膠合料配比而成，如果配比不當就有可能使混凝土收縮量處于一個不穩定狀態，進而使混凝土的性能受到影響，如抗拉能力降低、收縮量變大等。這種情況下混凝土就更容易受到外界環境影響而出現裂縫。因此施工過程中混凝土的配比不當是導致混凝土裂縫出現的人為原因之一。

其次，施工中未能對混凝土構件受力進行合理設計。對于水利工程而言，其本身結構十分復雜，混凝土作為主要構件的施工材料，其將在工程中承擔著較大的荷載，因此施工中需要對混凝土構件荷載進行合理設計，嚴格按照相關力學原理進行受力控制。但現階段水利施工中卻往往忽視混凝土構件受力的研究，導致其設計與施工中未保證其構件受力的合理性，進而使混凝土構件受力超出荷載而產生裂縫。

最后，施工中操作不當而導致裂縫產生。混凝土的施工也是一項有著嚴格要求的工作，其中每個施工環節如果操作不當都有可能影響混凝土結構性能，從而引發裂縫問題。如鋼筋綁扎距離控制不當使得混凝土局部抗拉力發生變化，進而混凝土在受環境條件影響下就會出現裂縫；模板拆除過早使得混凝土凝固的強度與硬度都達不到施工標準，進而引發裂縫。此外還有許多施工中的不當操作都會對混凝土裂縫的產生帶來隱患，因此這一人為因素是絕對不可忽視的。

4.水利施工中的混凝土防裂縫技術

4.1 對混凝土原材料質量與配比進行嚴格控制

從上述分析可知，混凝土的配比將影響其本身的質量與性能，同時混凝土配比原材料的質量也將對其最終性能產生影響，因此，在水利施工防止混凝土裂縫方面，首先就需要做好其原材料質量與配比的嚴格控制。一方面，水利施工中必須結合工程的實際需求和相關建設標準去選擇合理的原材料，不同水利工程施工部位其對混凝土性能要求也不同，其原材料選擇也存在差異。如對于水利工程中經常受水沖刷的部位，其混凝土原材料中的水泥就應該選擇硅酸鹽水泥，而水下部位則可以選擇礦渣硅酸鹽水泥。另一方面，在混凝土配比過程中，需要結合工程實際以及水利工程混凝土材料的相關配比規定來對其各種原材料的添加比例進行科學配置。如為滿足水利工程混凝土材料的控砂率、坍落度等規定，配比中就應該適當加入高粉煤灰，以提升混凝土性能強度并降低其熱度。此外，為確保混凝土配比的合理性，配置完成后還需要對其成品進行必要的檢測，以確保不存在問題。

4.2 規范混凝土澆筑施工

混凝土施工過程中操作將對其結構性能產生影響，因此混凝土澆筑施工中必須對其施工技術加以規范。如在進行基巖面澆筑時，就需要在其上鋪設水泥砂漿，并將其厚度控制在2至3厘米。對于大體積混凝土的澆筑，施工中必須嚴格按照設計厚度、規定的順序與方向進行分層澆筑，同時澆筑期間不能向倉內加水。如果水利施工現場溫度高于20℃，則混凝土澆筑的間隔時間必須根據混凝土材料的類型進行嚴格控制，以避免間隔時間過長導致其結構出現深層裂縫。最后，還需要對澆筑完成的混凝土進行嚴密的振搗，確保每一個位置都振搗到位。

4.3 做好澆筑尺寸的控制

根據實踐研究，直徑小于15厘米的圓柱形澆筑塊是不需要進行防裂的，而澆筑塊的尺寸大小則與裂縫的發生概率成正比，即尺寸越大，出現裂縫的可能性越大，所以對于澆筑尺寸的控制是十分必要的。一般施工中應將澆筑尺寸進行合理的設計與分配，同時將其長寬比控制在1至2之間，如此能夠有效減少裂縫發生的可能。

4.4 做好澆筑進度的控制

水利施工中混凝土材料對溫度的要求較為嚴格，所以為防止因溫度問題而出現混凝土裂縫，就需要在澆筑施工中通過澆筑進度的控制來控制好施工溫度。具體而言，水利施工中應該對澆筑進度進行合理安排，確保每一層澆筑之間間隔的合理性，同時可以嘗試進行澆筑間歇中的初期通水。例如對于10至15米的澆筑厚度，如果施工時間在冬季，則其澆筑的間隔一般應控制在3至7天；如果澆筑時間選擇在3至5月份與9至11月氣溫較為溫和的時期，則其澆筑間隔一般應控制在4至8天；如果是夏季進行施工，則澆筑間隔以5至9天為宜。

4.5 采取必要的早期養護措施

對于混凝土裂縫的防治一般越早越好，所以在水利施工中一般需要采取早期養護措施。一方面，水利施工中應盡可能采用蓄水、流水的方式來保持混凝土構件的濕潤情況，避免其水分喪失過度而出現裂縫。另一方面，在混凝土養護周期內需要根據混凝土構件的體積采取必要的降溫措施，以避免混凝土結構水熱化現象所引發的裂縫。

5.結束語

綜上所述，水利施工中混凝土裂縫產生的因素是多種多樣的，但歸根結底都在于施工過程中未能對其進行有效的防治。對此，實踐中施工人員應該從材料質量與配比入手加以控制，對混凝土澆筑施工中的各項操作都進行規范，并在養護周期內盡早采取養護措施，以最大程度上降低混凝土裂縫出現的概率。