水利工程施工中混凝土裂缝成因及控制措施

引言

水利工程作为国家基础设施建设的重要组成部分，其施工质量和安全性直接关系到国民经济和人民生命财产安全。混凝土作为水利工程中最常用的建筑材料，其裂缝问题一直是影响工程质量的关键因素。混凝土裂缝不仅会降低水利建筑物的抗渗能力，影响使用功能，还会引起钢筋锈蚀、混凝土碳化，降低材料的耐久性，影响水利建筑物的承载能力。因此，深入研究混凝土裂缝的成因并采取有效的控制措施，对于保障水利工程的安全稳定运行具有重要意义。

1. 水利工程施工中混凝土裂缝的成因分析

1.1 温度变化引起的裂缝

在大体积混凝土施工中，水泥与水发生的水化反应会释放大量热量。以某大型水坝工程为例，由于混凝土体量巨大，水化热难以快速散发，致使内部温度短时间内急剧上升，与外部形成显著温差。当温差超过 25℃时，因热胀冷缩效应，结构内部受压、外部受拉。而混凝土早期抗拉强度较低，一旦拉应力超出其承受范围，就会在混凝土表面或内部产生裂缝，极大地影响结构的稳定性与耐久性。

1.2 混凝土收缩引起的裂缝

混凝土硬化期间，水分持续蒸发，导致体积收缩。在某渡槽施工时，因养护不及时，混凝土表面水分快速流失，产生收缩应力。当收缩应力超过混凝土抗拉强度时，收缩裂缝随之出现。此外，混凝土凝固过程中，水汽蒸发或散热体体积收缩，也会在混凝土内部形成应力集中点，促使裂缝萌生，严重时会贯穿混凝土结构，降低其抗渗性。

1.3 施工质量引起的裂缝

水利工程施工中，材料质量与施工工艺至关重要。若水泥强度不足、砂石含泥量超标，或掺料不符合要求，会严重削弱混凝土的性能。某水库大坝施工时，因配合比不当，水灰比过大，导致混凝土强度不达标，极易产生裂缝。同时，施工技术不规范、设备故障及人员技术水平不足，会造成振捣不密实、浇筑不连续等问题，给裂缝的产生埋下隐患。

1.4 荷载超载引起的裂缝

在水利工程施工阶段，若施工构件承受的荷载超出设计范围，便会产生超载裂缝。例如，在某水电站厂房施工时，下部结构尚未达到设计强度，就开始上部结构施工，致使下部结构承受过大压力。在超出设计荷载的作用下，构件产生内力弯矩，进而在垂直于构件纵轴方向出现裂缝，严重威胁建筑物的结构安全。

1.5 地基沉降引起的裂缝

水利工程施工中，地基的稳定性对结构影响巨大。在某水利基础工程中，由于桩基沉降不均匀，建筑物各部分下沉程度不同，产生较大的剪切力。当剪应力超过设计强度时，就会引发裂缝。这类裂缝通常出现在地基沉降差异较大的部位，如桩基与墙体连接处，不仅影响建筑物外观，还可能导致渗漏等严重问题。

1.6 碱- 骨料化学反应引起的裂缝

碱 - 骨料反应是混凝土耐久性的一大威胁。当混凝土孔隙中的碱性溶液与活性骨料发生反应，会生成硅酸凝胶。某大型蓄水池施工时，因使用了活性骨料，在水分作用下，硅酸凝胶膨胀，对混凝土产生挤压应力。随着时间推移，混凝土表面首先出现裂缝，并逐渐向内部发展，严重降低混凝土的强度和耐久性。

2. 水利工程施工中混凝土裂缝的控制措施

2.1 选用合适的材料

在水利工程施工中，合理选用材料对预防混凝土裂缝至关重要。优先采用低热或中热水泥，如矿渣水泥与粉煤灰水泥，能大幅降低水化热。以某大型水坝建设为例，使用低热矿渣水泥，有效控制了混凝土内部升温速度。同时，挑选质地坚硬、级配良好的优质骨料，搭配低含碱量水泥，优化混凝土内部结构，提升密实度。通过降低水灰比，减少多余水分，降低碱 - 骨料化学反应的发生几率，从材料层面降低混凝土裂缝产生的风险，为水利工程质量筑牢根基。

2.2 优化混凝土配合比

在保障混凝土设计强度的基础上，优化配合比是控制裂缝的关键。降低水灰比并减少水泥用量，能有效降低水化热。例如，在某大型水利枢纽工程中，通过掺加适量粉煤灰，不仅减少了水泥用量，还改善了混凝土和易性，降低了水化热，延缓了热峰出现时间。同时，添加高效减水剂，在减少用水量的同时，提高混凝土的强度和耐久性。经配合比优化，混凝土收缩变形减小，有效预防了裂缝的产生，提升了水利工程的整体质量与稳定性。

2.3 控制施工温度

合理规划施工工序，对控制混凝土施工温度、保障工程质量具有极为关键的作用。在混凝土浇筑过程中，采用分层、分块的浇筑方式，能够为热量散发创造有利条件，从而有效降低混凝土内部温度。以大型蓄水池施工为例，分层浇筑可使水化热及时排出，进而减小约束应力，降低裂缝产生的风险。对于大体积混凝土，在其内部科学布设冷却管道，通过通入冷水或冷气，能够精确调控混凝土内部温度，缩小内部温差。同时，利用温度传感器实时监测混凝土温度，一旦出现温度异常的情况，便立即启动冷却或保温机制。这一系列举措，能够避免因温度应力过大导致裂缝，为混凝土结构的安全稳定提供坚实保障。

2.4 加强混凝土养护

混凝土浇筑作业完成后，开展及时且有效的养护工作，是预防裂缝产生，保障混凝土质量的关键环节。一旦浇筑结束，需立即采用湿润的草帘、麻片对混凝土表面进行覆盖，并定时洒水，以此维持表面湿润状态，使混凝土得以缓慢冷却，降低裂缝出现风险。在高温季节，混凝土表面水分蒸发速度快，应适当延长养护时间，防止因干缩引发裂缝。而在寒冷季节，为防止温度骤降致使混凝土开裂，需在其表面包裹保温材料抵御寒潮。以某渡槽工程为例，项目团队严格落实规范的养护流程，不仅大幅降低了裂缝出现的概率，还显著提升了混凝土结构的耐久性，为工程的长期稳定运行筑牢基础。

2.5 合理设置防裂措施

在裂缝高发部位，合理设置防裂措施能有效控制裂缝发展。在孔洞周边、转角等应力集中区域布置斜筋，当混凝土承受拉应力时，斜筋可分担拉力，限制裂缝扩展。以某水电站厂房为例，在孔洞周围布置斜筋后，裂缝得到有效控制。当大体积混凝土平面尺寸过大时，设置后浇缝，释放外应力和温度应力，减小裂缝风险。通过科学设置防裂措施，提高混凝土结构的抗裂性能，保障水利工程的长期稳定运行。

2.6 加强施工管理

施工人员的技术水平与施工管理的规范程度，直接影响混凝土施工质量。定期组织施工人员培训，提升其技术素养，确保施工技术措施符合规范，施工设备性能达标。在混凝土施工过程中，利用信息化手段实时监控，及时发现并解决振捣不密实、浇筑速度过快等潜在问题。如某大型水库大坝施工，通过严格的施工管理，保障了混凝土的施工质量，从源头上降低了裂缝产生的可能性，为水利工程的顺利建设保驾护航。

结束语

综上所述，水利工程施工中混凝土裂缝的成因复杂多样，包括温度变化、混凝土收缩、施工质量、荷载超载、地基沉降及碱 - 骨科化学反应等。为了有效控制混凝土裂缝的产生和发展，必须采取针对性的控制措施，包括选用合适的材料、优化混凝土配合比、控制施工温度、加强混凝土养护、合理设置防裂措施及加强施工管理。通过这些措施的实施，可以显著提高水利工程混凝土施工的质量和安全性，确保水利工程的安全稳定运行。

参考文献

[1] 陈国林 , 周宜 . 水利工程施工中混凝土裂缝成因及控制措施 [J]. 治淮 .2024(04):53-54

[2] 戴康康 . 水利工程施工中混凝土裂缝控制措施探讨 [J]. 大众科学 .2024(16):108-110

[3] 李国强 . 水利工程施工中控制混凝土裂缝技术分析 [J]. 珠江水运 .2024(14):66-68