水利工程混凝土裂缝成因及防治措施浅析

水利工程混凝土裂缝成因及防治措施浅析

王小丽

新疆睿博工程项目管理有限公司 新疆阿克苏 843000

摘要：混凝土施工在目前的工程中较为常见，但由于混凝土的特性，在施工工程中，往往会出现混凝土裂缝等问题，对工程质量产生不良影响，如果不能解决混凝土施工中的裂缝问题，就会导致裂缝扩大，甚至出现渗漏等问题，造成工程安全隐患。混凝土在水利工程建设中应用广泛，技术要求高。由于施工环境和气候条件的影响，混凝土施工中可能出现不同程度的裂缝。在出现裂缝之后，混凝土内部钢筋锈蚀速度也会进一步增加，进而导致混凝土结构遭到完全破坏，严重危害水利工程的长期安全性，对工程质量把控带来较大挑战。

关键词：水利工程；混凝土；裂缝成因；防治

引言

裂缝问题是水工混凝土施工中常见的问题。如何防止混凝土裂缝已成为质量控制中的一个难题。水利工程对结构和功能的要求较高，根据水利工程的施工要求进行混凝土配置，可以有效提高水利工程的结构稳定性。

1.水利工程混凝土裂缝成因

1.1水化热

在水泥的硬化过程中，由于水泥的水化作用释放出大量的热量，而混凝土导热性差，导致内部热量的积累，使混凝土由内向外形成温度梯度，使混凝土在强度形成和生长过程中受到不同温度的应力。当温差引起的应力及时超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土结构就容易出现裂缝。

1.2收缩变形

混凝土中约20%的水是水泥硬化所必需的，多余水分的蒸发会使混凝土体积缩小。如果混凝土受到约束或温度应力，这种收缩很可能导致混凝土出现裂缝。由于水分蒸发引起的混凝土收缩在混凝土边缘是可逆的，因此收缩的体积在短时间内几乎可以恢复到原来的体积，而干湿交替的环境使混凝土体积不断变化，这对混凝土是不利的。混凝土内部收缩如与约束和温度应力叠加更易加剧混凝土的开裂。

1.3设计方面

现浇混凝土产生裂缝的原因有很多，其中设计的影响很大，主要体现在以下几点:其一，基础选择不当。在水利工程勘察初期，缺乏对地下水位、土层性质等信息的全面了解和分析。在沿海软土地区，如采用条形基础、筏形基础等浅基础，会导致大的不均匀沉降，进而产生裂缝。其二，结构形式不合理。在水利工程设计中，结构梁柱的布置不合理，或者结构刚度不够，都可能导致混凝土受到过大的应力而引起裂缝。其三，构造措施不合理。后浇带设置不规范，后浇带未配置构造加强钢筋，现浇板厚度不够，现浇板未配置防裂构造钢筋。

2.水利工程混凝土裂缝的处理措施

2.1配合比设计

(1)水泥。水泥材料的选择应以水化热低的矿渣水泥和抗硫酸盐水泥为主要材料，科学控制水泥用量，并在适当情况下选择活性材料替代部分水泥，以减少对周围环境造成的危害。此外，水泥胶凝材料对混凝土的耐热性和导热源影响很大，因此降低水合铝的作用是防止混凝土开裂的关键。在施工阶段，可根据水泥吸水热效应引起的温升计算方法对水泥材料进行科学控制。(2)砂石。粗细骨料作为混凝土的重要组成部分，在混凝土中所占的比重比较高。科学合理地选用粗、细骨料有助于提高混凝土质量。混凝土配合比设计中,可通过适当提高粗骨料在混凝土中的占比,科学确定粗骨料粒径,以此降低水泥砂浆用量,有效防止混凝土浇筑过程中产生水化热现象。粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂。（3）外加剂。科学、合理选择外加剂参数降低混凝土水化热,利用粉煤灰代替水泥用料,提高水泥整体性能。粉煤灰掺加量应不超过混凝土水泥用量的15%,可采用缓凝剂、减水剂、膨胀剂；掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等。掺膨胀剂的补偿收缩可以防止或减轻混凝土开裂的情况。

2.2采取合理的混凝土温控措施

（1）热天施工温度控制在低温期进行，水泥温度不高于60℃。骨料堆场采用遮阳、堆垛或喷洒等措施。使用地下水、冷冻水或冰水等低温水搅拌混凝土，必要时采用风冷骨料、液氮冷却混凝土拌和料等措施。(2)冷天施工温度控制通过覆盖料场和加热混合水来控制出口温度。(3)浇注温度控制提高混凝土浇注能力，缩短暴露时间，缩短混凝土运输时间，减少转运次数，遮阳，隔热，冷却混凝土运输设备，并在炎热天气喷洒料仓表面。（4）内部最高温度控制降低浇筑温度,掺入缓凝剂,延长混凝土凝结时间,分层施工,并控制分层厚度,埋设水管通水冷却。

2.3收缩裂缝控制

一方面，混凝土的养护是必不可少的。养护工作需要在混凝土浇筑后第一时间进行，施工人员可以用塑料薄膜覆盖混凝土表面，以减缓表面水分的蒸发速度，避免收缩裂缝。此外，在夏季高温天气下，施工人员需要定期在混凝土表面洒水，以确保表面湿润，防止混凝土内外含水率差异。在混凝土搅拌过程中，需要严格控制骨料的掺量，这直接影响到混凝土的坍落度。另一方面，合理布设控制缝，其可以有效降低裂缝对于混凝土结构施工质量的不良影响。控制缝是结构缝的一种，其可以削弱混凝土结构的特定截面，诱导裂缝开裂形式，有助于防止裂缝进一步扩大。在混凝土结构施工中，控制缝常被布设在应力集中区，具有强化混凝土结构裂缝水平控制力的作用。另外，具体的布设位置不同，控制缝间距不同，地面控制缝间距范围是4.5-7.5m，且控制缝的布设位置应避开钢筋、止水片等位置

[1]。

2.4材料控制技术

（1）通过优化混凝土配比，通过调整水胶比和增加矿物掺合料的掺量来提高混凝土的密实度和抗裂性能。水胶比控制在0.38以下时，粉煤灰或硅灰等矿物掺合料的掺量可达水泥掺量的30%。这样的比例不仅提高了混凝土的和易性和密实度，而且降低了裂缝的风险。（2）使用抗裂纤维，如聚丙烯纤维或钢纤维，以增强混凝土的抗裂性能。纤维的添加量根据混凝土体积计算，一般为0.1%~0.3%，能够在微观层面改善混凝土的韧性，抵抗裂缝的形成和发展。（3）控制骨料质量，确保骨料的粒径分布、形状和表面质量符合要求。优选圆形或近圆形骨料，其粒径分布应满足连续级配，以提高混凝土的整体性能和减少因骨料不均匀而导致的裂缝。

2.5后期维护和监测

混凝土施工完成后，为了保证水资源的长期使用和安全，必须定期进行维护和监测工作。混凝土结构裂缝的定期检查是一项非常重要的任务，因为裂缝是混凝土结构可能面临的常见问题。在进行裂纹检测时，需要专业的设备和技术来获得准确的检测结果。一种常用的方法是使用裂缝计或挠度计通过测量其裂缝宽度和变形来评估混凝土结构的健康状况。此外，先进的设备，如红外热成像仪，可用于检测潜在的问题区域。一旦发现混凝土结构出现裂缝问题，应立即采取相应的修补加固措施。修复裂缝的方法可以根据裂缝的类型和程度来确定，例如使用聚合物树脂、钢板加固或者注浆等方法。这些修复和补强措施有助于恢复混凝土结构的强度和稳定性，同时延长其使用寿命。还应该密切监测混凝土结构的变化情况，包括温度、湿度和负荷等因素的变化。这些因素的变动可能会对混凝土结构的稳定性产生影响，因此需要进行实时监测和记录。后期维护和监测是确保混凝土结构长期使用和安全的重要环节。通过定期检查裂缝情况，并采取适当的修复和补强措施，可以有效延长混凝土结构的使用寿命，保障水利物的安全性。

结束语

总之，加强对裂缝相关问题及控制对策的研究具有深远的现实意义。应采取有效措施预防和控制混凝土裂缝，以提高水工结构的整体稳定性和安全性。通过本研究，为水工混凝土裂缝控制提供了有效的技术支撑，对提高我国水工施工质量具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]李明.水利工程中混凝土裂缝渗透成因及有效预防措施[J].黑龙江科学,2015,6(12):56-57.