水利工程中混凝土结构裂缝成因与防治探讨

水利工程中的混凝土结构承担着长期挡水、泄洪和承受复杂环境荷载的重要功能，其结构耐久性是保障工程安全稳定运行的基础。在结构从浇筑、硬化到长期服役的全过程中，混凝土裂缝的形成机理及其防控是一项关键的质量控制内容。有效识别裂缝产生的内在机制，并在设计、选材及施工阶段落实针对性的控制措施，是确保水工混凝土结构达到预期设计性能与使用寿命的重要途径。

1 水利工程中混凝土结构裂缝的成因分析

水利工程中的混凝土结构裂缝主要源于材料特性、环境作用及施工控制的综合影响 [1]。混凝土固有的脆性特性使其抗拉能力远低于抗压强度，当结构内部或外部产生的拉应力超越其抗拉极限时，裂缝即发生。温度应力是关键内因：大体积混凝土在水化热作用下形成内外温差，引发温度梯度及约束收缩，极易导致裂缝。同时，混凝土的化学收缩、干缩及自生体积收缩在水分供给不足或环境干燥条件下显著加剧，持续累积的收缩应变受到基础或相邻结构的约束，诱发内部拉应力集中。此外，施工阶段的水灰比控制不当、振捣不密实、早期养护措施缺失或效果不足，以及长期服役中承受的水力荷载、冻融循环、地基不均匀沉降等外部因素，进一步削弱结构整体性，促使裂缝的生成与扩展。

2 水利工程中混凝土结构裂缝的防治策略

2.1 优化温度应力控制设计

鉴于温度应力是诱发大体积混凝土裂缝的关键因素，在工程设计阶段即需采取主动、细致的防控策略。首要举措在于优化结构的整体分缝设计，合理确定伸缩缝、沉降缝的位置与间距，确保结构能够安全有效地释放部分温度变形，减小内部约束力。在结构形状设计上，应力求避免截面突变，平滑过渡可显著减少应力集中现象。材料选择上，优先采用水化热较低的水泥品种，通过科学设计配合比，在满足强度和耐久性要求的前提下尽可能减少水泥用量，从源头降低水化温升峰值。针对浇筑环节，应精心规划分层分块施工方案，明确合理的分层浇筑厚度与间歇时间，保证新浇混凝土层有足够散热期，避免下层约束过大时上层热量剧增。同时，计算并预设合适的浇筑温度与环境温控目标值，制定与之匹配的配套冷却水管布置方案、表面覆盖保温材料的规格与铺设时机等一整套可操作的温度控制计划。

2.2 严格掺合料与用水量控制

从源头上减少混凝土自身收缩倾向的核心在于对拌合物中掺合料品质、用量的精准把控以及对水分的严格控制 [2]。优先选用活性稳定的优质矿物掺合料，结合胶凝材料总量和强度发展需求确定最佳掺量，这类掺合料在替代部分水泥的同时能有效降低水化热并改善浆体密实性。严格控制骨料级配和含泥量，确保形成紧密骨料堆积骨架，减少填充所需的胶凝材料浆体总量。至关重要的是精确计算并执行最优用水量：优先选用高效减水剂而非盲目增加用水来满足工作性要求。通过适配的高效减水剂品种与恰当掺量，在保证可泵性、可振捣性的前提下将实际拌合用水量降至安全可控下限。每次拌合必须严格依据确认的配合比投料，特别是掺合料的计量误差需严格控制。砂石料含水率波动是实现用水量精确控制的关键干扰因素，因此必须加强现场砂石骨料含水率测试的频率与准确性，并据此动态调整实际拌合加水量，确保最终水胶比精准稳定，显著降低硬化过程中由化学收缩与干缩导致的体积变形，有效抑制收缩裂缝的生成。

2.3 强化温控与保湿养护措施

混凝土浇筑成型后，科学实施温度监控与持续性保湿是抑制早期裂缝萌发与发展的直接且关键环节。针对温度控制，重点在于实现全过程受控降温：在混凝土内部温度上升期及峰值附近，宜采用冷却水管通入较低温度的水进行内部散热，管路的埋设位置、间距以及通水时机、流速流量需根据实时测温数据精细调控，确保散热速率平缓均匀；在降温阶段，尤其要关注混凝土表面与外界环境的温差，需及时铺设多层保温材料并压盖严密，以降低热量损失速率、削减内外温度梯度。与此同时，保湿养护工作必须即刻展开并贯彻始终。在混凝土初凝后、终凝前即开始采取保湿覆盖或喷雾措施，防止水分急剧蒸发，后续养护阶段应采用持续覆盖保水性能良好的土工布、麻袋或铺设塑料薄膜等方法，确保混凝土表面长期处于高度湿润状态，必要时可辅以定时喷雾或滴灌补水系统。拆模时间应合理延后，拆模后对暴露面仍须继续进行有效保湿防护，尤其对大风、干燥、高温或阳光直射天气更要加大覆盖力度和增加补水频次。通过温控降梯度、保湿防干缩的双重保障，能有效阻断早期塑性收缩、干缩裂缝的形成，并显著缓解温度应力累积。

结束语：

混凝土裂缝防控是保障水利工程结构安全性与耐久性的重要环节，通过系统性优化温度应力设计、严格把控材料配合比、落实精细化温控与保湿养护，可显著降低裂缝发生风险。未来，随着绿色低碳混凝土技术的推进以及智能温控监测手段的深化应用，裂缝防控技术将向着更精细、更高效、更可持续的方向发展，为水利工程长效安全运行提供坚实支撑。

参考文献：

[1] 李来明 . 水利工程中混凝土裂缝成因及防治措施 [J]. 农村科学实验 ，2025，（11）：105-107.

[2] 刘爱华 . 水利工程中混凝土裂缝的成因与防治 [J]. 黑龙江水利科技 ，2022，50（06）：44-46+115.