水利工程施工混凝土裂缝成因分析及控制措施

摘要：水利工程大多需要应用混凝土进行建设，以保证工程质量为目标，施工过程中的混凝土裂缝控制十分必要。从共性角度出发，导致混凝土裂缝的原因比较复杂，一些裂缝出现在混凝土结构内部，有发展为内部空洞的可能，从而影响工程总体质量，也带来了一定安全隐患。我国各地对水利工程混凝土裂缝问题的关注度历来较高，但该问题始终不能得到完全杜绝，破坏工程质量和综合效益，也可能需要返工重建，进而增加了工程成本。就水利工程施工中混凝土裂缝的成因、控制技术进行分析，具有一定的现实意义。

关键词：水利工程；混凝土裂缝；控制措施

引言

水利工程施工中混凝土裂缝属于常见问题，裂缝较轻的情况下可不做处理，较重的情况下需要进行控制与修补。因混凝土属于混合材料，其各原材料质量、原材料配比、施工温度以及施工顺序等都有可能导致混凝土施工出现裂缝问题，而具体的裂缝控制措施需要依据形成原因而确定。裂缝出现初期可能是无害的，但是随着时间的不断推移，裂缝愈演愈烈，最终会破坏混凝土结构，降低混凝土结构质量。为此，施工单位需要加强防范，了解各种裂缝类型以及预防、控制措施等。

1水利工程施工混凝土裂缝的危害介绍

水利工程施工中混凝土裂缝问题较为常见，裂缝较轻的情况下虽然不会对混凝土结构产生严重后果，但是会影响混凝土表面的美观性。如果裂缝越发严重，可能会引发渗漏问题，又或者是导致混凝土结构出现断裂现象等，严重破坏混凝土结构的整体性，降低混凝土结构质量。在混凝土裂缝的诸多危害中，渗漏问题的出现概率占60%，属于较为常见的危害，当有水渗入至混凝土内部时，混凝土内部会出现水解破坏。而混凝土的碳化反应会导致其结构出现收缩开裂现象，一旦裂缝产生，空气中的CO2及H2O会渗入至混凝土内部，二者与原材料水泥可以发生化学反应，进而生成CaCO3。另外，水渗透至混凝土内部会对钢筋产生腐蚀性，加快钢筋锈化速度，破坏钢结构施工质量，进而会降低混凝土结构强度，破坏其稳定性，轻则影响建筑美观，重则增加建筑施工风险。

2水利工程施工中控制混凝土裂缝的必要性

2.1保证工程质量

在水利工程施工中，控制混凝土裂缝是保证工程质量的关键。如各地的蓄水设施，可发挥防洪、灌溉、发电方面的作用，控制其施工过程中的混凝土裂缝，可以使蓄水设施正常履行功能。反之，出现裂缝的蓄水设施挡水能力下降，且水流对混凝土结构内部、金属结构的侵蚀破坏比较显著，会降低设施的使用寿命，进而加大决堤风险，并使设施在灌溉、发电方面的作用也对应减弱。以技术性手段控制蓄水设施混凝土结构裂缝，使其质量得到保证，可减少上述问题的发生率，并可为设施持续发挥作用提供保障。

2.2提升总体效益

现代水利工程施工关注质量控制，包括混凝土结构在内，部分工程管理松懈，不能保证施工质量。在混凝土裂缝出现后，需要进行针对性处理，甚至局部重建，增加了工程总体支出。同时，部分工程需要用于夏秋季防汛、冬春季灌溉，若出现混凝土裂缝问题，不能在预期时间内投入使用，会使防汛和灌溉活动受到影响，增加相关工作的支出，导致工程社会层面的效益下降。此外，部分水利工程距离居民聚居地较近，返工重建、长时间的问题处理，也会影响居民的日常生活以及周边生产作业，导致工程效益下降。积极控制混凝土裂缝，则使上述问题得到控制，并可为工程总体效益提供保障。

3水利工程施工中混凝土裂缝产生的原因

3.1施工材料

混凝土是由多种原材料混合而成的，各原材料质量以及配比等对于混凝土施工质量具有重要影响，也是其裂缝问题产生的原因之一。一方面，低质量原材料的使用会降低混凝土质量。混凝土是由水泥、砂石、水及外加剂等材料组成，每一种原材料的质量都会影响混凝土的配比质量，以水泥为例，并非越细的水泥越适合混凝土工程的施工，水泥越细，其表面积越大、需水量越多、强度越高，且水化热反应越明显。为此，采购人员在采购水泥时需要依据水利工程施工相关要求合理选择水泥型号及品种。另一方面，混凝土施工要求不同，其各种原材料的配比参数不同，加入时间及加入顺序略有差异。部分施工人员因缺少配比经验，又或者是日常施工缺乏严谨性，进而使混凝土各原材料的配比存在不规范现象，降低混凝土质量。

3.2塑性收缩

塑性收缩裂缝集中出现在混凝土养护阶段，原因是制订的养护方案与现场实际情况不符，存在混凝土提前结束养护、养护期间洒水保湿工作开展不到位、混凝土表面干湿交替等问题，使混凝土结构产生一定的收缩应力，在收缩应力超出混凝土抵抗能力时，使混凝土体积向内收缩，形成塑性裂缝。从往期水利工程施工案例看，塑性裂缝主要分布在混凝土表面，裂缝深度较浅，各条裂缝互不贯通，呈中间宽、首尾两端细的不规则形状，裂缝长数厘米至数米不等。

3.3施工温度

水利工程施工中，混凝土施工温度的控制是其裂缝问题出现的主要原因之一，在实际施工中，混凝土的配料水泥易出现水化热反应，该反应的产生会增加混凝土内部温度，致使混凝土因内外温度不一致而出现膨胀现象，进而容易引发裂缝问题。此外，施工过程中温度控制不合理，也会导致混凝土出现裂缝问题。混凝土施工温度的控制易受诸多因素的影响，其中外界因素的影响较难控制，其需要施工人员提前做好控温措施，同时还需要尽可能阻止水泥原材料出现水化热反应。如果施工环境较为特殊，例如，在高海拔地区或冬季，环境气温较低的情况下会对混凝土内部温度产生一定影响，此时，混凝土表面容易出现渗透现象，长此以往，便容易出现裂缝问题。如果环境温度特别低，混凝土的体积会因上冻而膨胀，在混凝土表面未发生变形的情况下，内部结构的膨胀会对外产生挤压力形成裂缝。

3.4施工质量

混凝土施工属于水利工程施工的重要环节，其施工质量是裂缝问题产生的原因之一。首先，钢筋施工中，钢筋绑扎间距的控制会影响混凝土的浇筑质量。水利工程钢筋混凝土施工中钢筋的绑扎间距具有一定标准，如果钢筋的绑扎间距较大或不均匀，会降低混凝土结构的抗拉性，增加混凝土裂缝出现的概率。此外，为保证混凝土强度符合施工要求，钢筋的选择十分重要，且钢筋保护层的施工需要具有一定的厚度，避免钢筋出现腐蚀现象。其次，在混凝土模板的拆除过程中，对拆除时间的掌控十分重要，具体拆除时间不宜过早，过早会影响混凝土强度。最后，混凝土的养护是保证混凝土施工质量的最后防线，施工人员需要适当向混凝土表面洒水，防止混凝土出现干缩裂缝。

4水利工程施工中混凝土裂缝控制策略

4.1合理选择配置材料

混凝土属于混合物，其各原材料的科学配比对于施工质量具有重要影响。其一，砂子的选择。采购人员需要优选连续级配、等级较高以及含泥量超过3%的人工砂，在砂子进入施工现场之前，质检人员需要对其碱活性进行检验。其二，水泥的选择。常用的水泥材料为普通硅酸盐水泥，其水化热偏低，且强度大于42.5，在实际施工中，依据施工要求可以适当配以火山灰水泥或矿渣水泥等，有助于防止混凝土裂缝的产生，提高混凝土施工质量。其三，粉煤灰的选择，其属于水泥材料的替代品，优选一级粉煤灰，且需要在拌和过程中将其添加量控制在40%以内，以此为混凝土易性提供保障。其四，水与外加剂。水选用于生活用水即可，使用之前水需要经过悬浮物以及酸碱度测试；外加剂，依据气候条件合理添加复合型或抗冻外加剂。

4.2优化构造设计

为消除构造因素对混凝土结构状态造成的影响，预防裂缝问题出现，在施工准备阶段，首先，提前从技术层面对构造设计方案可行性进行论证，着手改进设计方案。正常情况下，优先采取更简洁的构造型式，混凝土结构平面布局凹凸部位过多，或采取刚度突变的构造，会形成应力集中的局部，易出现裂缝。其次，根据构造情况设置滑动层、伸缩缝、后浇带等部位，新增部位起到降低混凝土结构外部约束程度的作用，避免应力集中分布在局部位置而形成裂缝。最后，优化钢筋配置方案，优先采取小直径、密集间距布置形式，重点控制钢筋配筋率，利用钢筋分散混凝土结构所形成的收缩应力。以混凝土面层钢筋为例，将配筋率控制在0.5%～1.0%，所形成面层裂缝宽度不超过0.2mm，不会危及混凝土结构使用安全，配筋率低于这一标准会增加面层裂缝宽度，配筋率超过标准也无法继续强化裂缝控制效果。如果面层垂直方向上的受拉钢筋偏少，1/2长度处在温度应力作用下形成裂缝，裂缝走向和宽度保持平行状态，需要增加宽度垂直方向上的受拉钢筋配筋率，并把钢筋间距调整到100mm。

4.3严格控制施工温度

严格控制施工温度是控制混凝土裂缝问题出现的有效方式。首先，使用干硬性混凝土，减少水泥材料使用量，尤其是在炎热的夏季，在混凝土搅拌施工中可以通过添加冷水或冰块的方式降低混凝土搅拌温度。与此同时，夏季环境气温较高，在混凝土施工完成之后，施工人员需要在其表面洒水进行养护，防止其因表面水分蒸发较快而出现温度裂缝或干缩裂缝。其次，针对大体积混凝土的浇筑施工，施工人员需要科学控制浇筑厚度，最佳浇筑厚度应控制在500mm左右。另外，混凝土浇筑施工期间施工人员需要将混凝土内、外温差控制在25℃左右，避免温差较大出现温度裂缝。最后，拆模时间不宜过早，冬季需要进行保温养护处理，先覆盖一层塑料薄膜，随后覆盖麻袋锯末中层，厚度90mm左右，最后覆盖岩棉被，厚度100mm左右。

4.4注重施工养护

混凝土的养护是混凝土质量保证的最后环节，混凝土浇筑施工结束后的12h之内需要开展养护工作。如果是硬性混凝土结构，施工人员需要在1-2h之内浇水，当混凝土温度小于9℃时，可以暂停浇水并禁止人员踩踏，后期混凝土拆模时间的控制需严格，不可过早或过晚。常规情况下，混凝土的养护时间应大于14天，养护期间混凝土需要始终处于饱和或接近饱和的状态，为减缓混凝土表面水分的蒸发速度，施工人员可以使用塑料薄膜或麻袋装的锯末进行全覆盖。如果施工条件有限，如施工区域水资源匮乏，又或者是混凝土养护不适合使用洒水法，则施工人员可以在混凝土表面涂一层薄膜养生液，其不仅可以减缓水分的蒸发速度，还能够对混凝土结构起一定的保护作用。

4.5控制施工人员

混凝土结构的施工具有一定的专业性，施工人员需要掌握一定专业知识与技能，能够按要求完成相关操作。建筑企业可以通过激励机制的构建约束以及激发人员施工积极性，保证施工人员规范化施工，防止因施工错误导致混凝土结构出现裂缝问题。针对于技术性较为复杂，施工存在一定安全风险的操作，施工人员需要持证上岗，例如钢结构的焊接施工，其焊接质量对于后期混凝土浇筑施工质量具有重要影响。此外，施工人员的工作态度以及安全意识十分重要，因混凝土结构裂缝的预防及控制主要依靠于人工，所以企业在加强对施工人员管理的同时，还需要注重其相关需求的满足。

4.6加强混凝土施工现场监督

混凝土作业必须对施工现场进行监督，及早预防和发现混凝土裂缝问题。在水利水电工程施工过程中，施工单位需要根据混凝土作业的具体流程和规范要求，组织施工监督小组加强对施工现场的监督工作，并展开定期的质量验收工作，以便及时发现混凝土质量问题并采取措施解决。将相关验收记录在案，细致分析混凝土裂缝形成的原因和影响因素，总结施工经验和方法，为后续工程建设打下坚实的基础。按照规定的施工工序开展混凝土浇筑作业，对工艺流程和施工技术进行标准化和规范化控制和监督。为了更好地预防混凝土裂缝问题，可依据施工需要采用二次振捣法，提高混凝土的强度，在保证强度的前提下尽量节约水泥的用量，同时根据技术规范提升混凝土的防渗性和密实程度，从而更好地预防和消除后续混凝土沉陷因素影响，避免形成大量混凝土裂缝。

结束语

水利工程对于我国社会及经济的发展具有重要影响，实际施工中混凝土属于重要施工建材，混凝土结构施工质量对于水利工程整体施工质量具有重要影响。因混凝土施工质量易受诸多因素的影响，所以实际施工容易出现裂缝问题，常见的裂缝问题有温度裂缝、收缩裂缝以及沉降裂缝等，每种裂缝的成因不同，具体的控制措施也会不同。此外，针对于裂缝问题的解决，常见的施工技术有材料粘贴技术、灌浆填充技术、混凝土置换技术以及裂缝修补技术等。

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