水利工程施工中混凝土裂缝防治技术研究

引言：混凝土产生裂缝是在多种因素综合作用的结果，有温度变化而产生的应力集中，有材料本身的收缩变形，有施工方法不当，有外界环境条件等因素的影响，对于水利工程更是大体积混凝土，施工条件复杂，发生裂缝几乎是不可避免，而为了保障结构质量就需要从设计、材料、施工、养护几个方面采取相应的措施来保证施工的质量，有效的控制裂缝，提高混凝土的结构性能以及耐久性，保障水利工程的长足发展。

一、水利工程施工中混凝土裂缝产生的主要原因

1. 温度应力影响

水利工程中的混凝土在浇筑完成之后会出现水化热释放导致温度升高和之后降温的过程，特别是对于大体积的混凝土来说，一旦温差过大混凝土的拉应力超过抗拉强度，就会出现温度裂缝，特别是在夏天或者冬天表层温度和内部的温差较大时就容易出现裂缝，温度裂缝不仅影响了结构的美观性，而且为水的渗入和钢筋的腐蚀提供了可乘之机，降低了结构的耐久性。

2. 收缩变形因素

混凝土在硬化过程中，会出现塑性收缩、干缩、徐变，混凝土收缩应力无法释放或约束过大，会在混凝土的表面产生裂缝，如，基础或边界约束过度，混凝土表层与混凝土内部的收缩不一致，就会使混凝土的表面产生裂缝。收缩裂缝不仅破坏混凝土的整体美观，还会影响其力学性能和耐久性，增加渗漏、钢筋腐蚀和冻融破坏的危险，从而降低水利工程结构的耐久性。

3. 施工工艺不当

施工时振捣不密实，分层浇筑不均匀，施工缝处理不当都会造成混凝土内部不密实，应力集中，极易产生裂缝。模板支撑不牢固、拆模过早，均易导致结构开裂。因施工处理不当造成的结构裂缝破坏了结构，在长期使用过程中可能导致裂缝的进一步扩展，使水渗透和钢筋腐蚀问题加重，影响水利工程的使用寿命，甚至影响其安全性能。

4. 材料性能影响

混凝土的材料性能同样对裂缝的存在也直接存在影响，如水泥品种的选择、骨料的级配、水灰的比例、外加剂材料的选择以及掺合料的选择不当都会对混凝土的抗裂强度带来影响。例如，水灰比会对收缩量大小直接造成影响，骨料的含水率变化会带来裂缝的出现，掺合料的不合理使用会造成温度应力分布和硬化后的结构性能。材料质量差异导致混凝土的整体强度也存在差异，容易产生裂缝，不利于水利工程整体的耐久性和安全性。

二、水利工程施工中混凝土裂缝的防治技术

1. 优化混凝土配合比

在混凝土裂缝防治时，可以通过优化施工配合比的方法，降低混凝土裂缝问题发生的概率。其中，需要在保证工程强度的同时降低水泥的使用量。通过对水灰配比、骨料级配以及一些功能性外掺料的使用，来提高混凝土的密实度与抗裂性能。通过采用低收缩水泥、粉煤灰或矿粉等来降低混凝土硬化的干缩应力，降低气孔率以及水分蒸发，内部应力的分布更加的合理，有效降低温度裂缝与收缩裂缝的出现概率。

例如，某水库大坝的施工中，施工企业通过混凝土配合比，把水灰配比控制在设计范围内，通过掺加多级骨料增加密实度；在拌合料中添加粉煤灰、矿粉减小水化热，改善混凝土的流动性，减小干缩应力和温度应力；对拌制机具和运输方式进行调整，保证混凝土从拌合运输到浇筑的均匀性，在混凝土浇筑中均匀连续浇筑，并振捣密实，避免夹气和分层不密实。通过以上措施，内部应力分布均匀，极大地减小了温度裂缝及收缩裂缝出现概率，保障了整个大坝结构的完整性和长期稳定性，为类似大体积混凝土工程提供了有效参考。

2. 科学养护管理

施工工艺影响着施工水平及混凝土裂缝问题的发生情况，为此需要严格控制施工工艺。混凝土硬化之初应当保持一定的湿度，减少干缩和塑性收缩，可以采用覆盖和洒水养护或者蒸汽养护等方式，保持混凝土表面湿润。针对高温、干燥或者风大的施工环境，可以延长养护时间，保持湿度，让混凝土表层与混凝土内部收缩一致，整体结构耐久性和使用寿命得以提升。

例如，某溢洪道施工，待混凝土浇筑成型后随即铺设塑料薄膜，定期洒水和蒸汽养护相结合，确保混凝土湿润，并针对温度高、干燥、风大的特点，还在施工现场设置移动风障和喷雾设施，进行局部增湿处理，使混凝土表面和内部同步收缩。养护人员结合混凝土方量及温度确定洒水频率和养护时长，并跟踪温度和湿度了解养护情况。通过科学养护一周，表面裂缝显著减少，结构强度和密实度与设计要求一致。通过科学养护，减少了塑性收缩裂缝和干缩裂缝发生率，为后续施工和使用提供坚实基础，保障水利结构的安全。

3. 改进施工工艺

改善施工工艺是降低混凝土产生裂缝概率的有效措施，分层浇灌、振捣及施工缝的合理处理能有效地降低内部应力集中，大体积混凝土施工时应采取分段浇灌或是使用冷却管来防止因温差而产生裂缝，混凝土模板的拆除应该在混凝土设计强度的后期进行，避免混凝土结构提前受力而产生裂缝，整体施工过程中注意要振捣均匀，确保混凝土的密实性及其应力的均匀分布。

例如，某大型水利枢纽工程混凝土浇筑采取分层分段方式，每层厚度严格控制，合理振捣，确保混凝土的密实性。施工缝设置在应力较小的部位，并采取湿润处理和界面粗糙化措施，增强新老混凝土的黏聚力。大体积混凝土混凝土核心区布置冷却管，通过循环水降低混凝土核心区内温度，减少温度应力。将模板拆除时间，控制在混凝土强度达到设计规范要求后，确保混凝土强度，避免因过早受力，造成混凝土结构开裂。通过采用上述方法进行施工改造后，混凝土浇筑密实，均匀性好，应力分布合理，温差收缩裂缝明显减小，极大地提高了大坝结构整体性耐久性和安全性。

4. 强化施工全过程管理

混凝土裂缝的防治要从设计、材料选择，再到施工、养护整个过程都要进行防治，施工单位做好施工规划，控制好浇筑顺序、温度、湿度，施工材料质量检测，全过程的管理是从源头对裂缝隐患进行控制并保证施工各个环节间的协调。制定施工检测制度，实时对温度、湿度、裂缝发展状况进行检测，发现问题及时处理，保证混凝土结构的安全、耐久。

例如，大中型水利枢纽建设从项目设计开始，施工单位就制定了浇筑顺序、施工缝、温度湿度、养护等全过程管理方案。施工时，有温湿度监控点，并对混凝土的核心温度、表层湿度及裂缝发展情况进行了现场监控，施工管理人员及时对浇筑进度、养护强度、施工缝处理等进行分析调整，严格监管混凝土的材料供应和施工设备，保证混凝土质量。经全过程管理和监控，工程混凝土裂缝显著减少，结构性和耐久性均得到了保证。这是全过程管理能有效的防止裂缝，提高工程质量的重要经验，对其它水利工程提供了可操作的实践经验。

结束语：

混凝土裂缝是水利工程中常出现的问题，受温度应力、收缩变形、施工工艺及材料性能等因素影响。加强混凝土施工技术措施和养护技术应用，完善混凝土全过程管理，能有效控制混凝土裂缝的出现，提高水利工程的建设施工效率，确保水利工程的建设施工质量。通过实践，在工程建设施工中，系统性防治措施提高了工程建设的质量和安全性，延长了工程的使用寿命。在以后工程建设施工中应不断创新技术措施的优化，为水利工程的安全可靠运行提供有力保障。

参考文献：

[1] 仝正芳 . 水利工程施工中混凝土裂缝的成因及有效防治措施 [J]. 工程技术研究 ,2021,6(23):130-132+152.

[2] 傅文忠 . 水利工程施工中混凝土裂缝的防治技术 [J]. 黑龙江水利科技 ,2020,48(08):62-63+109.