水利工程施工中混凝土抗裂性改善措施研究

摘  要：本文聚焦水利工程施工中混凝土抗裂性问题，深入探讨改善混凝土抗裂性的措施。通过分析混凝土裂缝产生的原因，从原材料选择、配合比设计、施工工艺控制、温度控制及养护等方面阐述具体改善措施，并结合实际案例分析措施的应用效果。同时，引用相关文献，为水利工程混凝土抗裂性改善提供全面的理论与实践依据，以保障水利工程的质量与安全。

关键词：水利工程；混凝土抗裂性；施工管理

引 言

水利工程作为国家基础设施建设的重要组成部分，对水资源的合理利用、防洪减灾以及农业灌溉等方面起着关键作用。混凝土作为水利工程中最常用的建筑材料，其抗裂性直接关系到工程的耐久性和安全性。然而，由于水利工程的特殊性，混凝土在施工和运行过程中容易出现裂缝，不仅影响工程外观，还可能导致渗漏、结构强度降低等问题，严重威胁水利工程的正常运行。因此，深入研究水利工程施工中混凝土抗裂性的改善措施具有重要的现实意义。

一、水利工程混凝土裂缝产生的原因

（一）温度应力

混凝土在硬化过程中，水泥水化会释放大量的热量，使混凝土内部温度急剧升高。而混凝土表面散热较快，内外温差形成较大的温度梯度，导致内部产生压应力，表面产生拉应力。当表面拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。这种温度裂缝在大体积混凝土工程，如大坝、大型基础等中较为常见[1]。

（二）干缩变形

混凝土在干燥过程中，水分逐渐散失，引起体积收缩。由于混凝土内部约束作用，收缩变形不能自由发展，从而产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会出现干缩裂缝。干缩裂缝通常较细，多呈网状分布在混凝土表面，尤其在气候干燥、风速较大的环境中更容易产生。

二、改善水利工程混凝土抗裂性的措施

（一）原材料选择

优先选择水化热较低的水泥品种，如中低热硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等。这些水泥在水化过程中释放的热量相对较少，能有效降低混凝土内部的温度升高幅度，减少温度裂缝的产生。同时，要确保水泥的质量稳定，严格检验水泥的各项性能指标，避免使用不合格水泥。

选择级配良好、粒径适宜的骨料。良好的级配可以使骨料在混凝土中堆积更加密实，减少水泥浆用量，从而降低混凝土的干缩变形。粗骨料的最大粒径应根据结构尺寸和施工条件合理确定，一般不宜过大，以免影响混凝土的均匀性和施工性能。同时，要严格控制骨料的含泥量，含泥量过高会降低骨料与水泥石的粘结力，增加混凝土的干缩。细骨料宜采用中砂，细度模数应在合理范围内，以保证混凝土的和易性。

合理使用外加剂可以改善混凝土的性能，提高其抗裂性。例如，使用减水剂可以在不增加用水量的情况下，提高混凝土的流动性，便于施工操作，同时减少水泥用量，降低水化热。膨胀剂能使混凝土在硬化过程中产生一定的膨胀，补偿混凝土的收缩，从而减少干缩裂缝。此外，还可使用缓凝剂来延缓水泥的水化速度，降低水化热的释放速率，减少温度裂缝[2]。

（二）配合比设计

水灰比是影响混凝土强度和耐久性的关键因素，同时也对混凝土的抗裂性有重要影响。水灰比过大，会导致混凝土的干缩增大，强度降低，抗裂性变差。因此，应根据工程实际情况，通过试验确定合理的水灰比，在保证混凝土强度和工作性的前提下，尽量降低水灰比。

在满足混凝土强度和耐久性要求的前提下，应尽量减少水泥用量，以降低水化热。可以通过掺加适量的矿物掺合料，如粉煤灰、矿粉等，部分替代水泥，不仅能降低水化热，还能改善混凝土的和易性、耐久性等性能。

砂率是指砂的质量占砂石总质量的百分率。合理的砂率可以使混凝土获得良好的和易性，保证混凝土的密实性。砂率过大，会增加混凝土的干缩；砂率过小，则会影响混凝土的工作性，导致混凝土振捣不密实。因此，应通过试验确定合理的砂率，以提高混凝土的抗裂性[3]。

（三）施工工艺控制

混凝土搅拌应保证搅拌时间足够，使原材料充分混合均匀。搅拌时间过短，会导致混凝土各组分分布不均匀，影响混凝土的性能。同时，要严格控制原材料的计量精度，确保配合比准确无误。采用先进的搅拌设备和搅拌工艺，如强制式搅拌机，可以提高搅拌效率和混凝土的均匀性。

在混凝土运输过程中，要采取措施防止混凝土离析和坍落度损失。如选择合适的运输设备，确保运输过程中混凝土的连续性；对运输车辆进行保温或隔热处理，减少温度变化对混凝土性能的影响。当混凝土出现离析现象时，应在浇筑前进行二次搅拌。

混凝土浇筑应分层进行，每层厚度应根据混凝土的振捣设备和施工工艺合理确定。分层浇筑可以使混凝土振捣更加密实，同时有利于散热。在浇筑过程中，要注意避免混凝土出现冷缝，保证混凝土的整体性。对于大体积混凝土，应采用合理的浇筑顺序，如分段分层浇筑、斜面分层浇筑等，以减少水化热的积聚[4]。

（四）温度控制

在夏季高温施工时，可对原材料进行降温处理，如对骨料进行遮阳、喷水降温，采用低温水搅拌混凝土等。合理安排浇筑时间，尽量选择在气温较低的时段进行浇筑，如早晚或夜间。对于大体积混凝土，还可采用冷却水管通水冷却的方法，降低混凝土内部温度[5]。

在混凝土内部埋设温度传感器，实时监测混凝土内部温度变化。根据温度监测结果，采取相应的温控措施，如在混凝土表面覆盖保温材料，延缓混凝土的降温速率。当内部温度过高时，可通过冷却水管通入冷却水进行降温，使混凝土内外温差控制在允许范围内，一般不宜超过25℃。

三、案例分析

（一）抗裂措施实施情况

选用中低热硅酸盐水泥，严格控制水泥的细度、安定性等指标。骨料选择级配良好的碎石和中砂，含泥量均控制在标准范围内。使用高效减水剂和膨胀剂，以改善混凝土的性能。

通过试验确定水灰比为10，水泥用量为100kg/m³，砂率为20%，并掺加适量的粉煤灰和矿粉，部分替代水泥。

采用强制式搅拌机进行混凝土搅拌，搅拌时间为10分钟，确保混凝土搅拌均匀。混凝土运输过程中，对车辆进行保温处理，防止坍落度损失。大坝混凝土采用分层浇筑，每层厚度为5厘米，采用插入式振捣器进行振捣，振捣时间控制在5秒左右。

四、结论

水利工程施工中混凝土的抗裂性对工程的质量和安全至关重要。通过合理选择原材料、优化配合比设计、严格控制施工工艺、加强温度控制和养护等措施，可以有效改善混凝土的抗裂性，减少裂缝的产生。在实际工程中，应根据具体情况，综合运用各种抗裂措施，并加强施工过程中的质量控制和监测，确保水利工程混凝土的质量和耐久性。同时，随着科技的不断发展，应不断探索和应用新的材料、技术和工艺，进一步提高水利工程混凝土的抗裂性能。

参考文献：

[1]李菲菲.石化厂区建筑混凝土抗裂性能提升方法研究[J].石化技术，2024，31（12）：306-307.

[2]郭兴.高海拔寒冷地区混凝土抗裂性试验研究[J].西安工业大学学报，2024，44（05）：575-583.

[3]吴引道，李进辉，虞子，等.热缩型纤维调控大体积混凝土抗裂性能研究[J].新型建筑材料，2024，51（07）：113-116.

[4]谭俊松.面板堆石坝斜面板混凝土抗裂性能试验研究[J].广东建材，2024，40（06）：32-35.

[5]李伟，陈刚，马洪玉.泄水建筑物抗冲磨混凝土降粘抗裂性能研究[J].水电能源科学，2024，42（07）：96-100.