水利水电施工中混凝土裂缝的防治技术探讨

一、引言

水利水电工程在国家基础设施建设中占据举足轻重的地位，对促进经济发展、保障能源供应及改善民生发挥着关键作用。混凝土因其优良的抗压性能、可塑性及耐久性，成为水利水电工程建设的核心材料。然而，在施工过程中，混凝土裂缝问题频繁出现，严重威胁工程结构的安全性与稳定性，影响工程的正常运行与使用寿命。混凝土裂缝不仅降低结构的承载能力，还会导致钢筋锈蚀，加速混凝土的劣化，增加工程的维修成本与安全风险。因此，深入研究水利水电施工中混凝土裂缝的防治技术，具有重要的现实意义与工程价值。

二、混凝土裂缝的类型

（一）温度裂缝

温度裂缝是水利水电工程中最为常见的裂缝类型之一。在混凝土浇筑后，水泥水化过程会释放大量热量，使混凝土内部温度急剧升高。由于混凝土的导热性较差，内部热量难以迅速散发，导致内部温度显著高于表面温度，形成较大的温差[1]。这种温差会使混凝土内部产生膨胀，而表面则因温度较低收缩，当温差产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时，便会引发温度裂缝。

（二）收缩裂缝

收缩裂缝主要由混凝土收缩变形引起。混凝土硬化时，水分蒸发，水泥石和骨料都会收缩，收缩受约束时，混凝土内部产生拉应力，超过抗拉强度便形成收缩裂缝。收缩裂缝包括塑性、干燥和自收缩裂缝等。塑性收缩裂缝一般在浇筑后数小时内，混凝土尚处塑性状态时，因表面水分蒸发过快、失水收缩产生；干燥收缩裂缝在混凝土硬化后，随水分持续蒸发、体积减小形成；自收缩裂缝主要因水泥水化消耗水分，使混凝土内部自干燥、体积收缩产生。

（三）沉降裂缝

沉降裂缝通常是由于地基不均匀沉降导致混凝土结构产生过大的变形而引起的。在水利水电工程中，若地基处理不当，或地基土的性质存在差异，在建筑物自重及外部荷载的作用下，地基会发生不均匀沉降。这种不均匀沉降会使混凝土结构受到不均匀的支撑力，当结构所承受的应力超过其承载能力时，便会产生沉降裂缝[2]。沉降裂缝一般较为规则，多呈垂直或倾斜状，且裂缝宽度较大，对结构的危害较为严重。

三、混凝土裂缝的成因分析

（一）温度变化

如前所述，水泥水化热是导致混凝土内部温度升高的主要原因。对于大体积混凝土，水泥用量较大，水化热产生的热量更多，内部温度可高达 60°C- 70 ℃甚至更高。而混凝土表面与外界环境进行热量交换，温度相对较低，从而形成较大的内外温差。此外，外界环境温度的剧烈变化，如昼夜温差过大、季节交替等，也会对混凝土表面温度产生显著影响，加剧混凝土内部的温度应力，增加裂缝产生的风险[3]。

（二）收缩变形

混凝土的收缩变形是多种因素共同作用的结果。水泥的品种和用量对收缩变形有重要影响，一般来说，水泥用量越大、细度越细，混凝土的收缩越大。骨料的性质也会影响收缩，骨料的弹性模量越高、粒径越大，对混凝土收缩的约束作用越强，混凝土的收缩越小。此外，混凝土的水胶比越大，水泥浆体越多，收缩也越大。在施工过程中，若混凝土的养护不当，水分蒸发过快，会加速混凝土的干燥收缩，导致裂缝的产生。

（三）地基不均匀沉降

地基不均匀沉降的原因较为复杂。一方面，地质条件的差异，如地基土的压缩性不同、存在软弱土层等，会导致地基在荷载作用下产生不均匀沉降。另一方面，在施工过程中，若地基处理不彻底，如未对软弱地基进行有效加固、地基压实度不足等，也会使地基的承载能力不均匀，从而引发不均匀沉降。此外，水利水电工程运行过程中，水位的变化、水流的冲刷等因素也可能对地基产生影响，导致地基不均匀沉降的发生。

（四）施工工艺缺陷

施工工艺直接影响混凝土裂缝产生。混凝土浇筑时，若速度过快、分层过厚，会使内部振捣不密实，出现空隙和孔洞，降低强度与抗裂性能；振捣时间过长会导致离析，过短则无法充分密实。此外，浇筑后若未及时进行抹面、压实等表面处理，表面会因水分蒸发过快产生收缩裂缝。模板拆除时，若拆除过早，混凝土强度未达设计要求，会损伤结构产生裂缝。

四、混凝土裂缝的防治技术

（一）优化混凝土配合比

选择合适的水泥品种和强度等级是优化混凝土配合比的关键。大体积混凝土优先选用水化热低的水泥，如中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥等，以减少水化热。同时，根据工程实际合理确定水泥强度等级，避免因强度过高增加水泥用量和水化热[4]。

合理控制水胶比和水泥用量对减少混凝土裂缝很重要。水胶比影响混凝土强度、耐久性和收缩，在保证工作性能和强度前提下，应尽量降低水胶比，减少水泥浆体用量以降低收缩，一般水胶比不宜大于 0.55_‰ 。此外，可掺加矿物掺合料（如粉煤灰、矿渣粉等）部分替代水泥，这样既能降低水化热，又能改善工作性能和耐久性。矿物掺合料掺量需根据试验确定，一般粉煤灰掺量控制在 15%-30% ，矿渣粉掺量控制在 20%-50%

（二）强化施工过程温度控制

混凝土浇筑前，应对原材料降温，可喷水冷却骨料、在水中加冰块，降低骨料和拌和水温度，以降低出机温度。通常，出机温度每降 1^∘C ，内部最高温度可降 0.7°C- 1°C 。并且，运输时要遮阳、保温，减少温度回升。

浇筑过程中，应合理分层分段浇筑，控制厚度和速度。分层浇筑利于散热，每层厚度不宜超 300mm-500mm ，速度依初凝时间和振捣能力控制，确保下层初凝前完成上层浇筑。同时，要加强振捣，结合插入式与平板式振捣器，保证密实，提高抗裂性。

（三）改进施工工艺

混凝土浇筑前，应充分湿润模板，避免其吸收混凝土水分致其失水收缩；同时确保模板安装牢固、拼接严密，防止漏浆。模板拆除时间依混凝土强度发展确定，侧模一般在混凝土强度达设计强度 75% 以上拆除，底模在达 100% 后方可拆除，拆除时注意避免损伤混凝土结构。

混凝土振捣质量影响其密实度和抗裂性能，振捣时应采用合适设备和方法确保密实。插入式振捣器振捣点均匀布置，间距不大于作用半径 1.5 倍，振捣时间 20s-30s ，以表面无气泡、泛浆和下沉为准；平板式振捣器在表面缓慢移动确保均匀。钢筋密集部位和预埋件周围应加强振捣，必要时人工插捣。

混凝土浇筑后，应及时进行表面处理。先用木抹子搓平，再用铁抹子压实抹光，形成致密硬化层，减少水分蒸发、防表面裂缝。大面积混凝土表面可用机械磨光机提高平整度和光洁度。

（四）提升原材料质量管控

水泥进场时，应严格检查出厂合格证、质量检验报告等质量证明文件，并按规定抽样检验，检验项目含安定性、凝结时间、强度等指标，只有各项指标符合国家标准的水泥才可用于工程施工，不合格水泥应退场，严禁使用。

因骨料质量对混凝土裂缝产生有重要影响，所以要严格控制骨料质量。采购时，应选质量稳定、信誉好的供应商，并要求提供质量检验报告。骨料进场后按规定抽样检验，检验项目包括颗粒级配、含泥量等指标，不符合质量要求的应处理或退场。

外加剂质量直接影响混凝土性能，选择时应选质量可靠、性能稳定的产品，并要求厂家提供质量检验报告和使用说明书。外加剂进场后按规定抽样检验，检验项目含减水率、含气量等指标。同时，要注意其储存和使用，避免受潮、变质或使用不当。

五、结论

混凝土裂缝是水利水电施工重要问题，成因复杂，威胁工程结构安全与耐久性。深入分析裂缝类型与成因后，采取优化配合比、控制温度、改进工艺、管控原材料质量、加强养护等防治技术，可降低裂缝产生概率，提高施工质量与结构安全性。实际工程中，应综合运用多种防治技术，制定针对性方案，加强施工质量控制与管理，确保工程长期稳定运行。未来，随材料科学与施工技术发展，裂缝防治技术将不断创新完善，为工程建设提供更可靠支持。

参考文献：

[1] 王尉澄.探析水利水电施工过程中混凝土裂缝的防治措施[J].工程技术:全文版, 2023(2):00184-00184.

[2] 赵立荣.水利水电施工中的混凝土裂缝防治分析[J].2021

[3] 周庶,贾东权,张巍.混凝土施工中的裂缝防治措施[J].东北水利水电, 2023(9):4.

[4] 苍超,代武冬.水利施工中混凝土裂缝的防治[J].民营科技, 2022(2):2.