关于水闸混凝土结构裂缝防治的研究

一、水闸混凝土结构裂缝的类型与危害

（一）裂缝的主要类型

混凝土水闸结构裂缝分为结构性和非结构性两类。结构性裂缝由受力不均或外力引起，影响结构承载力。非结构性裂缝包括温度裂缝和收缩裂缝，温度裂缝由硬化过程中温度变化引起，收缩裂缝则因混凝土干燥时体积收缩受约束形成。

（二）裂缝的危害

裂缝影响水闸混凝土结构的多个方面。结构安全性方面，裂缝可能降低承载力，增加破坏风险，威胁安全运行。耐久性方面，裂缝允许水分、空气和有害物质侵入，加速混凝土碳化和钢筋锈蚀，减少使用寿命。功能方面，裂缝可能导致渗漏，影响水位调节和水流控制。

二、水闸混凝土结构裂缝产生的影响因素

（一）材料因素

材料选择和性能对水闸混凝土结构裂缝产生有重要影响。不同水泥品种的凝结硬化特性和收缩性能差异，可能导致裂缝风险增加。骨料质量与级配关键，不合格会影响混凝土性能，导致裂缝。掺和料与外加剂的使用也需科学合理，不当的种类和用量可能对混凝土凝结时间、强度增长及收缩性能产生不利影响。

（二）施工因素

施工过程中的各个环节若操作不当，都可能成为裂缝产生的诱因。混凝土配合比设计不合理，如水泥用量过多、水灰比过大等，会使混凝土的收缩量增加，从而容易产生裂缝。浇筑与振捣工艺不规范，可能会导致混凝土内部存在蜂窝、孔洞等缺陷，降低混凝土的密实性，增加裂缝产生的可能性。养护措施不到位是导致裂缝产生的常见施工因素之一，养护过程中若不能及时保持混凝土的湿润，使其在适宜的温度和湿度环境下硬化，混凝土就会因失水过快而产生收缩裂缝。

（三）环境因素

环境因素对水闸混凝土结构裂缝的产生起着重要作用。温度的剧烈变化会使混凝土内部产生较大的温度应力，当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，就会导致裂缝的形成。湿度的变化也会影响混凝土的性能，在干燥环境中，混凝土会因水分蒸发而收缩，若收缩受到约束，就容易产生裂缝。地基的不均匀沉降会使混凝土结构受到额外的应力作用，当这种应力超过混凝土的承载能力时，就会导致裂缝的出现。

（四）荷载因素

荷载的作用是导致水闸混凝土结构裂缝产生的重要原因之一。静荷载是指结构自身的重量以及长期作用在结构上的荷载，长期承受静荷载可能会使混凝土结构产生疲劳损伤，进而引发裂缝。动荷载如水流的冲击力、地震力等，具有突发性和不确定性，会使混凝土结构受到较大的瞬间应力，容易导致裂缝的产生。此外，其他荷载作用如温度变化引起的热胀冷缩荷载等，也可能对混凝土结构造成影响，引发裂缝。

三、水闸混凝土结构裂缝防治的技术手段

（一）材料选择与优化

为了有效防治水闸混凝土结构裂缝，合理选择材料并进行优化是关键。在水泥选择方面，应根据工程的具体要求和所处的环境条件，选择收缩性小、稳定性好的水泥品种。优化骨料级配，使骨料能够在混凝土中形成良好的骨架结构，减少水泥浆体的用量，从而降低混凝土的收缩量。科学使用掺和料与外加剂，例如掺入适量的粉煤灰、矿渣粉等掺和料，可以改善混凝土的和易性，降低水泥水化热；合理使用减水剂、膨胀剂等外加剂，可以调节混凝土的性能，提高混凝土的抗裂能力。

（二）施工工艺改进

改进施工工艺是防治裂缝的重要措施。优化混凝土配合比，通过试验确定最佳的水泥用量、水灰比、骨料级配等参数，在保证混凝土强度的前提下，尽量降低混凝土的收缩量。规范浇筑与振捣操作，在浇筑过程中，应确保混凝土浇筑的连续性和均匀性，避免出现漏振、过振等现象，使混凝土达到密实状态。加强混凝土养护，在养护期间，应采取有效的保湿、保温措施，确保混凝土在适宜的环境中硬化，减少收缩裂缝的产生。

（三）结构设计优化

合理的结构设计可以从根本上减少裂缝的产生。在结构设计时，应根据水闸的功能要求和所处的地质条件，合理设计结构形式，使结构的受力更加均匀。设置必要的伸缩缝与后浇带，以适应混凝土的收缩和温度变化，减少结构内部的应力集中。加强结构的抗裂措施，如在混凝土中配置适量的钢筋，提高结构

的抗裂能力。

（四）环境控制

控制环境因素对防治裂缝具有重要意义。采取温度控制措施，如在混凝土浇筑过程中降低原材料的温度、在混凝土内部埋设冷却水管等，以降低混凝土的浇筑温度和水化热温升。进行湿度控制，通过覆盖保湿材料、喷洒水雾等方式，保持混凝土表面的湿度，减少水分蒸发。对地基进行处理，确保地基的均匀性和稳定性，避免地基不均匀沉降对混凝土结构造成影响。

四、水闸混凝土结构裂缝防治的优化策略

（一）建立全过程防治体系

建立全过程防治体系是实现水闸混凝土结构裂缝有效防治的重要途径。在设计阶段，应充分考虑裂缝防治的要求，进行详细的裂缝预测和防治规划，为后续的施工和运营提供指导。施工阶段是裂缝防治的关键环节，应严格按照设计要求和施工规范进行施工，加强对施工过程的管控，确保各项防治措施的落实。在运营阶段，应建立完善的监测与维护制度，定期对水闸混凝土结构进行检查和监测，及时发现和处理裂缝问题，延长水闸的使用寿命。

（二）加强技术创新与应用

加强技术创新与应用可以提高裂缝防治的水平。积极引入新型材料与技术，如高性能混凝土、纤维混凝土等新型材料，以及无损检测技术、智能监测技术等，为裂缝防治提供新的手段和方法。推广先进的施工工艺，如自密实混凝土施工工艺、预制装配施工工艺等，提高施工质量和效率，减少裂缝的产生。利用信息化技术进行管理，建立水闸混凝土结构裂缝防治的信息管理系统，实现对裂缝防治全过程的信息化管理和控制。

（三）完善质量管理制度

完善质量管理制度是确保裂缝防治措施有效实施的保障。建立健全质量责任制度，明确各个环节的质量责任主体，加强对质量责任的考核和追究。加强质量监督与检查，建立完善的质量监督体系，对水闸混凝土结构的施工质量进行全过程监督和检查，及时发现和纠正质量问题。提高施工人员的专业素质，通过定期培训和技术交流等方式，加强对施工人员的技术培训和质量意识教育，使施工人员掌握先进的施工技术和裂缝防治方法。

五、结语

水闸混凝土结构裂缝防治是一项复杂且系统的工程，需要从材料、施工、设计、环境等多个方面综合考虑。通过对裂缝产生因素的深入分析和防治技术手段的研究，本文提出了相应的优化策略。在今后的水闸建设与维护工作中，应全面落实这些防治措施，建立全过程的防治体系，加强技术创新与应用，不断提高水闸混凝土结构的质量和安全性。同时，还需要进一步深入研究裂缝防治的新技术、新方法，为水利工程的可持续发展提供更有力的支持。

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作者简介：戴婵娟（1991.4）女，汉族，湖南湘阴，本科，工程师，从事水利工程建设管理工作