水利水电施工中混凝土裂缝的主要原因及防治策略分析

水利水电施工中混凝土裂缝的主要原因及防治策略分析

陈永利

鄂尔多斯市浩源水务有限责任公司  内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗 邮编：014300

摘要：本针对水利水电建设中混凝土开裂的问题，我们进行了研究。我们采用了理论与实践相结合的方法，首先对混凝土开裂对水利水电工程的损害进行了分析，接着探讨了开裂的原因，并提出了相应的预防措施。在工程结构中，混凝土是至关重要的原材料。一旦混凝土出现裂纹，就会给整个工程带来严重的后果。因此，我们需要通过控制开裂的原因，采取相应的预防措施来有效地遏制混凝土的开裂，以提高水利水电工程的建设质量。

关键词：水利水电；混凝土裂缝；温度裂缝；收缩裂缝

引言：在水利水电工程建设中，混凝土作为一种常见材料，因其特性而不可避免地存在裂缝。这些裂缝不仅会对水工结构的稳定性和质量产生重大影响，还会降低结构的耐久性，进而威胁到其正常运行的安全性和稳定性。因此，有必要对水利水电工程中混凝土开裂的原因及其预防措施进行深入研究。

一、混凝土裂缝对水利水电工程造成的危害

在水利水电工程建设中，混凝土裂缝问题一直以来都是一个长期存在的难题，因其易出现渗漏和开裂等严重情况，严重损害整个工程的安全性和稳定性。如果不及时有效地加以治理，这些裂缝可能会在水浸、水压等多种因素的共同作用下进一步扩张，造成更为严重的后果[1]。而当水分渗入混凝土中时，其碱性急剧下降，导致钢筋腐蚀，从而严重影响了结构的稳定性。值得注意的是，在水利水电工程中，混凝土开裂所引发的破坏占整体破坏的60%，这主要是由于水分子在极小的粒径范围内（0.3×10-6毫米）能够穿过肉眼可见的裂隙，对其进行腐蚀，从而进一步导致裂缝的扩展和加剧，对水利工程的运营安全性和稳定性构成了严重威胁。

二、水利水电施工引发混凝土裂缝的主要原因

（一）混凝土内外温度超标

根据物理学的基本原理，水泥具有热胀冷缩的物理特性。具体而言，当环境温度降低时，水泥会收缩，而当环境温度升高时，它则会膨胀。在混凝土浇注完成后，由于水泥的水化反应，内部温度会相对较高，而外部温度却很快降低，这种温度梯度会导致内外部材料产生不同程度的收缩或膨胀，从而产生温度应力。这种温度应力可能会超过混凝土的承受能力，导致裂纹的形成。因此，水泥的热胀冷缩特性是混凝土开裂的一个重要原因之一。

（二）收缩现象

水利水电工程建设中，混凝土的使用量相当庞大。然而，在混凝土养护的过程中，往往会出现不同程度的干缩和塑性收缩现象，这些收缩现象会导致混凝土产生裂缝。这些裂缝一般出现在混凝土表面上，呈现出细小、水平或垂直分布的特点，并且缺乏明显的规律性。在混凝土施工过程中，诸如砂子规格、混凝土强度等级，以及水泥品种等因素都可能对混凝土的开裂产生影响。因此，在混凝土工程设计和施工过程中，必须充分考虑这些因素，以尽可能减少混凝土裂缝的发生，保障工程的安全性和稳定性。

（三）外部荷载

在水利工程建设过程中，混凝土往往会承受来自静载、动载等各种外力的作用，有时会超出其承载能力而产生裂缝。特别是在水利水电工程中，外部荷载所引发的裂缝通常可分为两类：一是直接应力，另一是次生应力。直接应力主要指的是外部荷载直接作用于混凝土表层，导致裂缝的形成，而这种裂缝往往是由于混凝土内部次生应力引起的。这些次生应力可能是由于混凝土在长期静载或动载作用下所受的变形产生的，也可能是由于温度变化引起的热胀冷缩效应所致。因此，在水利工程设计和施工中，必须充分考虑各种外力因素对混凝土的影响，以减少裂缝的产生，保障工程的安全和稳定性。

三、水利水电工程混凝土裂缝防治技术

（一）温度裂缝的防治技术

在水利水电工程建设中，混凝土的使用量极为巨大，为了有效控制可能出现的裂缝问题，需要采取一系列综合措施：首先，为了有效控制温度裂缝的产生，选用矿渣水泥是至关重要的。同时，为了降低水化反应产生的热量，必须对水泥的使用量进行严格把控，确保每立方米水泥用量控制在450公斤以下。其次，严控水灰比是另一个关键因素。在水利水电工程中，混凝土用量较大，因此应尽量将水灰比控制在0.6以下，以减少混凝土的开裂情况[2]。此外，采用更科学、更合理的搅拌方式和工艺也是必要的。尽可能采用“二次风冷”技术，有效地控制水泥水化热对温度的不利影响。在混凝土的配制过程中，添加适量的减水剂、增粘剂、缓凝剂等，可以提高混凝土的保水性和流动性能，从而减少裂缝的产生。另外，采用分层、分段浇筑的方式也是有效控制混凝土温度裂缝的一种方法。同时，在混凝土中埋入循环冷却水管，利用冷水不断向外输送热量，可以有效控制内外温差，防止温度裂缝的形成。最后，在混凝土浇筑完成后，及时覆盖草席、土工布等，定时浇水以保持充分湿润。为了更好地实施温度裂缝的控制，在保证施工进度的前提下，可以适当延长混凝土的养护周期，这些综合措施将有助于有效地控制混凝土的裂缝问题，确保水利水电工程的安全稳定。

（二）收缩裂缝的防治技术

为了更加科学、更为合理地控制混凝土的收缩裂缝，必须在混凝土结构中设置适当的伸缩缝，以为混凝土的收缩变形提供充足的空间，从而有效地防止由于收缩变形而产生的裂缝问题。在这一过程中，对水泥的性能进行合理的改进至关重要。这包括适度降低水灰比（最好控制在0.6以下），并在保证混凝土强度和品质的前提下，可以适度减少水泥的使用量[3]。特别是在工程设计阶段，需要制定一套科学、合理的搅拌方案，通过多次配合比实验，找到最优的搅拌比例。在选择水泥时，优先选用普通硅酸盐水泥，并选用质量优良的骨料，严格控制拌和时间，以确保混凝土的均匀性和稳定性。同时，需要合理调节混凝土的配筋率，使得混凝土的收缩节点分布均匀，避免出现较大范围的集中裂缝，从而提高水利水电工程的施工质量和工程的整体稳定性。在混凝土浇筑和振捣完成后，应立即进行养护涂覆，以确保混凝土的养护质量，为混凝土创造一个适宜的养护环境，从而进一步减少裂缝的产生。

（三）外部荷载裂缝的防治技术

为了更好地控制水利水电工程中的外荷载裂缝问题，必须对配筋工作进行科学、合理的处理。应尽可能选用与混凝土粘结良好的变形钢筋，以严格控制钢筋的应力。为了控制裂纹的宽度，选用的钢筋应适度，不宜过大，并确保钢筋分布均匀。另外，加强施工管理也是实现快速混凝土外荷载开裂控制的重要措施。具体来说，在混凝土构件搬运、吊装过程中，应采取有效的防护措施，避免因剧烈震动而造成混凝土损伤[4]。根据具体构件条件，合理选择起点和支撑点。同时，加强对混凝土浇筑与振捣的管理，实现同步进行，确保混凝土均匀、密实。在未达到设计强度之前，绝对不允许受到外界载荷的影响。这些措施将有助于有效地控制水利水电工程中的外荷载裂缝问题，提高工程质量和安全性。

结论：综合来看，本文通过理论与实际相结合的方式，对水利水电建设中常见的混凝土开裂问题进行了深入分析，并提出了预防和处理措施。通过分析发现，水利水电工程中混凝土开裂的原因多种多样，不同类型的裂缝都有其独特的成因。因此，必须针对性地采取相应的预防和处理措施，以有效控制混凝土的开裂，确保水利水电工程的建设质量，并延长其使用寿命，这一研究为水利水电工程的设计和施工提供了重要的参考和指导，有助于提高工程的可靠性和持久性。

参考文献：

[1]张剑.水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术研究[J].工程与建设,2023,37(06):1775-1777.

[2]石宝林.水利水电工程施工中混凝土裂缝的防治技术研究[J].水上安全,2023,(15):28-30.

[3]江伟.水利水电工程施工中混凝土裂缝的防治技术研究[J].工程技术研究,2023,8(15):137-139.DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2023.15.045.

[4]袁月丽.水利工程施工混凝土裂缝成因分析及控制措施[J].黑龙江水利科技,2022,50(07):113-117.DOI:10.14122/j.cnki.hskj.2022.07.051.