水利工程施工中控制混凝土裂缝技术研究实践

引言

混凝土裂缝是水利工程施工中的常见问题，通常因施工工艺、材料质量、设计方案等因素的综合作用所产生，这些裂缝轻则表现为微细裂缝，严重时会出现不同程度的裂隙，对工程结构整体性能和稳定性造成不良影响，甚至会诱发水密性问题，不利于水资源的有效保护与管控。因此，施工单位要结合水利施工特点，着重提高对混凝土施工的重视程度，结合常见混凝土裂缝问题，采取针对性的防治施工技术，保障混凝土施工质量，促进水利工程按时保质地建成。

1 水利工程施工中混凝土裂缝类型分析

1.1 温度裂缝

温度裂缝在水利工程混凝土结构中较为常见，主要由混凝土内部温度变化引起。在混凝土浇筑初期，水泥水化反应会释放大量热量，导致混凝土内部温度迅速升高。由于混凝土是热的不良导体，内部热量难以快速散发，而表面散热相对较快，从而在混凝土内部和表面之间形成较大的温度差。这种温度差会使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会导致表面出现裂缝。随着混凝土的继续升温，内部温度达到峰值后开始逐渐降温。降温过程中，混凝土会产生收缩变形。若此时混凝土已具备一定强度，收缩变形受到基础或相邻结构的约束，就会在混凝土内部产生拉应力，当拉应力超过混凝土当时的抗拉强度时，便可能引发贯穿性的温度裂缝。

1.2 干缩裂缝

混凝土裂缝的主要原因之一是收缩。在水泥基材料的固化阶段，由于水化反应等使水挥发，导致了水泥基材料的体积收缩。在混凝土凝固初期，因表层的水分迅速挥发，使其表层出现拉应力，一旦拉应力大于其抗拉强度，即出现塑性收缩裂纹。所谓干燥收缩，就是在水泥固化以后，因水泥中的水分不断挥发，使其体积继续缩小，而此时的收缩又被限制在一定程度上，就会出现干缩裂纹。裂纹多为细小密集的网状结构，对其美观及耐久性能产生不利影响。同时，水泥品种、掺入量、骨料特性、水灰比、环境湿度、气温等都与开裂有关。例如，高水胶比水泥具有更大的收缩，但在低水胶比下，其收缩却很少。

1.3 荷载裂缝

荷载作用是混凝土结构中常见的裂缝成因之一，当混凝土结构承受的荷载超过其设计极限时，内部应力集中，当拉伸强度超出极限时，就会出现裂缝。设计不准确、施工不规范、材料特性不足以及使用阶段荷载变化等因素都可能导致荷载裂缝的产生。因此，合理设计、严格施工管理和选用优质材料是预防和控制荷载裂缝的关键。

2 水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术分析

2.1 合理选择原材料

原材料的质量和特性对混凝土的性能及裂缝控制起着关键作用。首先，水泥的选择至关重要。应优先选用水化热较低的水泥品种，如中低热的大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥等。这类水泥在水化过程中释放的热量相对较少，可有效降低混凝土内部的温升，减少温度裂缝的产生。同时，要严格控制水泥的细度和安定性，确保水泥质量稳定。

对于骨料，应选用级配良好、质地坚硬的砂石。良好的骨料级配可以减少混凝土的空隙率，降低水泥用量，从而减少水化热的产生。粗骨料的粒径和形状也会影响混凝土的性能，较大粒径的粗骨料可以提高混凝土的骨架作用，但要注意避免粒径过大导致混凝土施工过程中出现离析现象。细骨料宜选用中砂，其颗粒形状和级配应符合相关标准要求。

2.2 优化混凝土配合比设计

优化混凝土配合比是控制裂缝的重要环节。在设计配合比时，要综合考虑工程特点、施工条件以及环境因素等。首先，要合理确定水灰比。水灰比直接影响混凝土的强度、耐久性和干缩性能。较低的水灰比可以提高混凝土的强度和抗渗性，但会增加混凝土的干缩。因此，应在保证混凝土工作性的前提下，尽量降低水灰比。通过试验确定最佳水灰比，既能满足工程对混凝土强度和耐久性的要求，又能有效减少干缩裂缝的产生。

同时，要控制水泥用量。水泥用量过多会导致水化热过高，增加温度裂缝的风险。在满足混凝土强度和工作性的基础上，应尽量减少水泥用量。可通过添加适量的掺合料来替代部分水泥，不仅降低成本，还能改善混凝土的性能。另外，合理调整砂率也很关键。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，容易导致离析。通过试验确定合适的砂率，确保混凝土具有良好的和易性和稳定性。

2.3 加强施工过程控制

施工过程中的各个环节对混凝土裂缝控制都有着重要影响。在混凝土搅拌过程中，要严格控制搅拌时间和搅拌速度，确保混凝土搅拌均匀，使各种原材料充分混合。不均匀的搅拌可能导致混凝土性能不一致，局部强度不足，从而引发裂缝。混凝土运输过程中，要采取措施防止混凝土离析和水分蒸发。选择合适的运输设备，并根据运输距离和时间合理调整混凝土的坍落度。对于长距离运输或高温天气运输，可适当添加缓凝剂，保证混凝土在浇筑前仍具有良好的工作性。在混凝土浇筑环节，要注意浇筑顺序和方法。对于大体积混凝土，应采用分层浇筑的方法，每层厚度不宜过大，以利于混凝土内部热量散发。

2.4 控制好混凝土温差

针对温差因素所导致的裂缝问题，水利施工现场要注重对混凝土温度的控制，要求正式施工前期，结合现场气候环境和地质条件，确定合适的温度标准，为接下来的混凝土浇筑、振捣、养护等各阶段施工温度控制提供参考，避免因内外温差过大而发生裂缝等质量问题。例如：若在冬季温度偏低的地区中开展水利施工作业，现场要根据混凝土情况，优化施工温度设计，结合当地最低温度确定相适应的加热措施，并在外层覆盖保温材料，从而减少热量的散失，努力将混凝土温差控制在合理范围内。同时，施工现场安排专人进行温度监测，动态了解混凝土内外部的温度差异和变化情况，结合施工现场实际合理调整水灰比，添加防冻剂，将温差控制到最低，从而规避裂缝现象。

2.5 养护阶段的控制技术

（1）水化热管理与裂缝防治。在水利工程大体积混凝土浇筑时，通过分阶段、分层浇筑的方式，可以将混凝土的水化热释放过程分散，避免大面积混凝土同时发生水化反应，从而减少温度梯度，降低温度裂缝的风险。分层浇筑还可以有效减小温度差异，避免混凝土表面与内部之间出现较大的温度差，从而减少裂缝的发生。在混凝土浇筑完成后，通过使用外加保温材料，能够有效保持混凝土的温度，避免由于温度骤降引起的收缩裂缝。

（2）环境影响控制。在寒冷地区进行水利工程施工时，混凝土在冬季极易受到冻融循环的影响，造成开裂或强度降低。通过在混凝土中掺加抗冻剂，增强混凝土的抗冻性能，减少冻融循环对混凝土结构的损害。在低温环境下进行养护时，可以采用加热养护方法，保持混凝土的温度，避免因温差过大引起的冻裂现象。

结束语

混凝土裂缝的防治是一个系统工程，需要从设计、材料、施工等多个方面入手，采取综合性的措施。通过合理的结构设计、优质的材料选择、精细的施工控制以及智能化的监测与管理，我们可以有效地降低混凝土裂缝的产生风险，提高混凝土的耐久性和安全性。

参考文献

[1]林家宇,刘广华,薛琦,等.水利工程中混凝土裂缝产生的原因及修复分析[J].内江科技,2023,44(10):2083-2084.

[2]张剑.水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术研究[J].工程与建设,2023,37(6):1775-1777.

[3]赵士召.探析水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术[J].水上安全,2023,18(2):181-183.