探討水利施工中的混凝土防裂縫技術

劉園平 安徽汘澤建設有限公司

我國近些年不斷深入發展水利工程建設，混凝土裂縫防治已經成為當前水利工程項目施工中困擾設計施工人員的主要問題之一，當前項目管理者對裂縫的防治和處理工作有著越來越高的重視度。一方面，通過裂縫防治措施能夠將水利工程內部結構的穩定性和安全性提升，避免遭受裂縫的破壞。水利工程施工中，常見的質量問題就是混凝土裂縫，一些短期裂縫或者不明顯的裂縫可能暫時不會影響水利工程的外觀和質量，但是如果沒有及時治理那么很容易導致裂縫擴大蔓延，危害到混凝土結構的整體性能。尤其是一些腐蝕性水分、雜質等進入到縫隙后會銹蝕混凝土結構內部鋼筋，導致混凝土結構的整體穩定性和強度降低。為此，應當加強防治水利工程混凝土裂縫，避免破壞混凝土結構內部主體結構。

一、混凝土裂縫產生的原因

混凝土分為無機外加劑混凝土、有機化學粉末和細砂混凝土、重混凝土、普通混凝土、輕質混凝土等。一般來說，水利工程中的混凝土是低火粉煤灰硅酸鹽水泥，粉煤灰硅酸鹽水泥和火山巖漿硅酸鹽水泥。水利工程的特點是混凝土結構量大，因此，水利工程所用混凝土一般采用低水灰比的混凝土。

（一）混凝土裂縫的類型

1.塑性收縮裂縫

塑性變形會聚集裂縫，這是因為在初始階段無法很好地維護混凝土，并且因未立即覆蓋表層，會促進水的快速蒸發，從而導致混凝土體積縮小；或者是在選擇混凝土制作材料時選用了收縮率大的水泥；還有可能是水泥使用量過多。當使用模板時，模板太干會導致模板本身吸收過多的水并損害整個混凝土。由裂紋引起的塑性變形與外部風力、相對空氣濕度、日照、溫度等因素有關。

2.沉陷裂縫

沉陷裂縫產生的原因有以下幾種可能：工程項目所在的結構地基沒有壓實；沒有進行必要的結構加固；錯誤地回填而引起的地基沉降不均勻；模板的抗彎剛度不足；模板的間隔太大；底端松動；模板拆除得太早。深陷裂縫的外觀多為深進或者貫穿型，一般與地面垂直發展，基礎的沉降裂縫對結構的承載力傷害很大。因此，必須根據裂縫的嚴重程度對原始裂縫進行處理。

3.溫度裂縫

溫度裂縫是因為在混凝土澆筑全過程中，混凝土會產生大量的水化熱。由于混凝土體積大，內部和外部的散熱不均勻，外部較快而內部較慢，導致了內部和外部之間的熱膨脹和收縮程度不同，因此混凝土的表層會引起一定的拉力，從而產生溫度裂縫。盡管溫度裂縫更常見，并且不會立即損害結構的安全應用，但是如果不能在各個方面予以解決，則會對工程項目的所有正常應用造成一定程度的損害。

4.施工裂縫

施工裂縫產生的原因大多與施工工藝不當有關，在進行工程項目時，有一部分的水泥構件是在他地澆筑而成，因此在運輸過程中可能會產生劇烈的震動或是撞擊使得構件本身產生裂縫。因此必須嚴格執行過程管控，例如對制造、脫模、保存健康和運輸流程加強管理。

5.收縮裂縫

收縮裂縫是由混凝土中水的揮發引起，這種類型的水蒸發從淺到深逐漸發展。在干燥標準下，由內部空隙中水的揮發引起的毛細吸引力減小了內部膠體溶液，這使膠體溶液的體積再次收縮，從而導致混凝土的體積收縮。破壞混凝土收縮的關鍵是單位的需水量、混凝土用量和水灰比的增加。

以上是工程建筑中裂縫的類型。工程建筑中裂縫的原因很多，其中大部分與空氣溫度和相對濕度的變化有關。混凝土是水泥材料的原材料，它具有干縮性能，如果維護不當和對水的需求控制不當，可能會導致開裂。在溫差變化很大的自然環境中，如果結構沒有留下伸縮縫的結構則會引起因熱脹冷縮而出現的裂縫。在混凝土預制件的陽角和陰角處或在橡膠支座處，表面負彎矩鋼筋過大或不足會引起應力導致的裂縫。在控制預應力構件張拉的過程中一旦控制不當就會造成端部或是板的上表面角部產生裂縫。在施工過程中若材料受到一定的振動變形也會導致結構產生裂縫，若在施工時過早拆模使得混凝土在未達強度就提前加荷，使混凝土構件過載而產生裂縫。

（二）造成工程建筑中裂縫的因素

1.溫度因素

混凝土裂縫產生的原因與溫度有著極大的關系，如果項目施工的自然環境溫差較大，混凝土內部和外部的水的蒸發速率會有所不同，這會導致在凝固后，外部環境對混凝土的拉力大大分離，產生裂縫。混凝土在溫度較高的環境更容易產生裂紋，而溫度適中或較低的環境雖然凝結速度慢，但能盡量減少混凝土產生裂痕。

2.材料因素

制造水泥的時候需要考慮其用料，一般而言使用礦渣硅酸鹽水泥能明顯提升混凝土的質量，使得混凝土在凝結過程中不容易產生裂縫。除去用料的問題，在配置混凝土的時候，其骨料、用水量與砂率的占比也需要考慮，如若用水量占比增加將會導致混凝土不容易凝結且更容易產生裂縫。

3.地質因素

在水利工程項目動工前需要考慮該地的地質情況，若地質偏軟會導致沉降等問題。水利工程的建設對地質的要求很高，一旦選址處土質軟、地下水層豐富便會混更容易出現凝土裂縫，且對內部鋼筋侵蝕使得項目本身的使用安全性大大降低，引發危險，造成人員財力的損失。

4.人員與技術因素

項目的施工是人主導的，因此在動工環節中往往會產生很多問題。如果相關人員沒有受過正規的培訓，便會在制作水泥的過程中出現各種錯誤，致使水泥的質量不達標，使得在澆筑混凝土構件時產生大規模龜裂，且硬度不達標。再者，若施工人員沒有采取混凝土的相關養護措施和對環境的合理監控，便會使得混凝土的抗壓能力降低，造成對整體項目的損害。

二、混凝土裂縫的防治措施

針對混凝土裂縫產生的原因，施工方需要針對混凝土的特性與對內部的監控管理做出新的改革，將人為因素與環境因素的不利影響控制在最小范圍內。

（一）加強對原材料的把控

混凝土的制作決定著該工程澆筑的成功率，是整個工程的決定性因素之一。因此，如果要減少混凝土裂縫的產生，必須從混凝土的原材料開始把控。混凝土是通過將水泥、沙子、水和外加劑按一定比例混合而成的。對于原材料范圍有限制的水利和水電建設項目，會對混凝土的要求非常高。因此，應使用低燃性粉煤灰水泥和火山巖漿粉煤灰水泥作為摻合料。混凝土的配比并不是一成不變的，要根據地基的情況及施工地對所用材料的和易性及強度提出要求后才開始配置。在計算配置混凝土所需要用水量的時候可以使用減水法來進行計算，在進行計算的過程中需要考慮到是否加入外加劑，而在制作混凝土的過程中，水泥的用量非常重要，水泥的用量過大會影響混凝土的內聚力，大體積混凝土的配比根據混凝土強度等級來定，一般而言混凝土的占比相對較高，對強度等級C25-C40 的混凝土其水泥用宜控制在230kg/m3～450kg/m3，拌合水用量不宜大于190kg/m3。除水泥與用水量的占比還要考慮到集料的選用問題，細集料宜采用中砂，其細度模數宜為2.3，含泥量不應大于1%，粗集料采用碎石，粒徑5mm～25mm，含泥量不大于1%。在選用外加劑時，其品種、摻量應根據試驗確定，相關質量及技術應符合國家標準和有關環境保護的規定。盡量減少水化熱的溫度，使得混凝土在凝結時所產生的熱量幾近相同，減少裂縫的產生。

（二）做好施工前設計，規范相關流程

水利工程的項目策劃是水利工程的最根本工作，因此在建設前就需要做好最優的項目策劃與設計。水利工程設計要對環境及生態技術做好充分考慮與運用，以便在建設過程中能同時考慮環境生態地保護問題和工程結構問題。在做水利工程的施工設計時需要對該地的水文做好勘探與記錄，做好相關勘察與記錄后依舊需要對基本資料做出復核，使得在施工時沒有其他因素遺漏，之后便是對該地的氣象進行分析，收集該地的降水、氣溫、日照、相對濕度等數據，以便在項目施工時能更好地計算混凝土的配比與項目的建設。除此之外，需要對該地的徑流與洪水分析計算，分析該地的最小流量與枯水期等，防止項目的防滲透功能不到位，導致加大項目本身的安全隱患。做好必要的勘察分析后，便要對工程施工做好設計，研究填筑料的料場規劃與拆除方案。根據水利工程的布置特點，結合地形地質做好總全面布置，研究混凝土系統與砂石加工系統。在設計好后便要考慮到強化構造配筋，減少可能出現的混凝土結構問題，從而提升混凝土的抗裂性。

（三）做好監控設施

在項目進行的過程中需要對混凝土做好定期檢查，謹防出現裂縫而不自知的情況，一旦發現裂縫就要做好加固措施。出現塑性收縮裂縫后可采取及時壓抹來消除，并根據裂縫寬度的不同往里填充相應的灌漿樹脂。一旦出現深陷裂縫就需要先進行觀測基礎沉降情況，再選擇壓力注漿進一步控制沉降，并在上部結構進行修補。解決溫度裂縫的方法通常是使用表面修復方法、嵌入方法等來增強墻體的結構。出現干縮裂縫需要將裂縫用水泥漿填充，或是用環氧樹脂膠泥進行填充。

（四）加強對混凝土的養護

對于混凝土而言，溫差大會使得混凝土結構變化，從而產生縫隙。因此在項目完成后需要對混凝土做好后期養護，澆筑盡量選擇在夜間進行，減小溫差對混凝土的影響。在澆筑混凝土后立即用濕麻將其覆蓋，并灑水進行養護。

三、水利工程混凝土裂縫修補方法

工作人員要定期檢查水利工程混凝土結構，客觀評定混凝土裂縫情況，并且合理采取修補方法。混凝土早期抗裂評定標準如表1 所示。水利工程混凝土裂縫的修補治理方法如下：

表1 混凝土早期抗裂評定標準

第一，開槽法。工人按照設計比例均勻地攪拌砂、水泥等原材料適量添加環氧樹脂硫橡膠，采用人工攪拌方式繼續攪拌，用丙酮將砂漿稀釋到適當稠度后將改性環氧樹脂砂漿灌入到已經鑿好且清理干凈的裂縫當中。

第二，表面覆蓋法。該方法主要是用聚合物水泥膏、聚合物薄膜等彈性涂膜防水材料涂膜水利工程中微細裂縫，從而對微細裂縫進行修補。在具體施工中，工作人員先要用鋼刷將混凝土表面打毛并且將附著物清理干凈，然后沖洗干凈表面，在干燥后在裂縫表面涂抹材料。

第三，低壓注漿法。該方法需要先密封裂縫，在經過一段時間后將密封物去掉充分暴露出裂縫，然后在裂縫中灌注漿液。不過這種方法雖然能夠一是修補裂縫，后期可能還會發生開裂問題，需要工作人員反復修補。

四、結語

在水利工程的建設中，混凝土項目環節是極為重要的，為了避免混凝土產生裂縫對工程項目的質量及使用壽命時間產生負面影響，需要后期加強對混凝土的養護。混凝土裂縫產生的原因與地基、溫度、材料、人員等有關，要從這些方面入手，避免裂縫的產生。