水利水电施工中混凝土裂缝的主要原因及防治技术

水利水电施工中混凝土裂缝的主要原因及防治技术

黄二盼

中国水利水电第十一工程局有限公司

摘要：混凝土是水利水电工程的主要原材料，施工占比较大，裂缝问题出现频率较高，不仅对工程的可靠性有影响，还会对工程的整体使用年限产生影响，水利水电工程的发展速度难以提升。混凝土裂缝会影响水利水电工程结构，严重的会降低工程承载能力，降低了工程质量，水利水电工程也会因此而缺乏稳定性。

关键词：水利水电施工；混凝土裂缝；原因；防治技术

在水利水电工程施工期间，经常会使用大体积混凝土，由于混凝土自身的体积比较大，又有着较大的内外温差，在内外约束的条件下，会增加裂缝问题产生的可能性，进而会对工程整体质量产生不利影响。为保证工程质量，相关工作人员应严格要求，从根本上对裂缝产生的原因进行分析。

1混凝土结构裂缝的危害

混凝土结构裂缝的危害不容小觑，主要从以下几点进行阐述。

首先，混凝土结构裂缝对水利水电物安全性的影响，在实际装修过程中，由于混凝土结构楼板增加施工和检修过程中的荷载，比如：施工人员不按照施工组织的要求，任意违规在混凝土板块上，放许多需要填充墙面的加气混凝土块、装修所需要的瓷砖等。如果设计验算时没有考虑过这一部分多出的荷载，那过多的堆放就会导致混凝土板出现裂缝，甚至出现肉眼能够见到的缝隙，大大地影响到水利水电物的安全，甚至会出现不可以挽回的损失。

其次，水利水电物适用性的影响，比如：居民住宅最为重要的一点是防水性能要符合设计及规范要求，在施工过程中，在具有防水性能要求的混凝土产生贯穿裂缝，直接影响该部位防水要求，甚至造成渗漏现象，给居民住宅造成较为严重的防水问题。

再次，水利水电物出现裂缝会对水利水电物的耐久性造成影响，在整个水利水电物的使用年限内，如果水利水电物的结构出现可见的缝隙，混凝土构件内部的骨架，比如钢筋，就会和氧气接触，就容易生锈。而且日常的雨水渗入，不同的化学成分流入，都会造成混凝土构件内部的骨架腐蚀，从而就会影响到水利水电物的全寿命的使用时间。

另外，浇筑的混凝土中有些材料，能够与水反应，之后体积会增大，容易造成浇筑完成混凝土板块的内部被撑大，造成浇筑完成后的混凝土板块的内部结构被破坏，从而出现裂缝，这些材料比如：碱集料，碱集料与水反应后体积会增大。本身材料化学反应造成裂缝，也是常见的原因。

2水利水电工程施工中混凝土裂缝产生的原因分析

2.1沉陷裂缝

混凝土裂缝的出现很容易发生在冬季，在冬季由于气温较低，很容易因冻土解冻问题而导致混凝土内部结构出现沉陷裂纹的现象，而且这种裂纹一旦出现就比较深，甚至还会引发错位的问题。沉降裂纹越宽，则导致沉降量发生变化的概率就越大。此外，混凝土地基不均，回填密度不够等问题都有可能造成模板支撑之间距离的增大，进而出现沉降不均匀的现象。

2.2 受温度影响而产生的裂缝

外部温度是影响混凝土结构的又一重要因素，混凝土会因外部温度的变化而产生内部结构温度的变化，在这样的温度变化环境下，混凝土会由于内外部温差的问题而出现热胀冷缩的现象，这种现象会使混凝土内外部结构进行相互的拉动，从而出现裂缝。另外，在水泥进行水化的过程中会出现大量的热量，在这时若内外部结构之间的温差高于25摄氏度时，就会出现温度拉应力，从而造成裂缝的出现，对水利水电工程的质量也会造成影响。

2.3材料问题造成的混凝土裂缝

在材料配比工作中，由于粗骨料中含有过多杂质，受环境和温度等因素限制，易出现混凝土裂缝问题。在混凝土施工中需采用不同品种的集料，不同的集料类型收缩能力有所差异，若是使用相同的材料管理方法，则会造成混凝土裂缝问题。在选择水泥材料过程中，需关注水泥的水灰比，若是材料配比出现问题，则无法保证材料使用质量。在混凝土应用过程中会出现渗水现象，从而造成混凝土材料搅拌不均匀，增加了水利水电物出现裂缝的概率。

2.4 设计问题与养护问题造成的混凝土裂缝

从施工设计角度看，施工单位将重点放在施工收益和设计外观上，对于施工细节关注度不足，则会造成施工裂缝。

在养护工作中，需关注混凝土材料是否出现离析和分层的状态，养护工作需与工程需求相符，对存在问题的工作环节进行处理，增加混凝土实际应用性能，保证施工材料拥有标准的应用流程，降低施工裂缝发生概率。在维护工作开展中，需保证洒水工作的均匀度，水分不宜过多也不宜过少，降低裂缝发生的概率。

2.5 结构受荷

在施工中和使用中由于结构承受不当荷载都可能出现裂缝。例如早期受震、材料构配件在堆放以及运输和吊运时的垫块或吊点位置设置不当、施工超载、张拉应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30%～40%的设计荷载，就可能出现裂缝，肉眼一般不能察觉，而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的（这类裂缝也称为无害裂缝）。在钢筋混凝土设计规范中，分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2mm～0.3mm, 对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不允许开裂的构件上出现裂缝则是有害的，需加以认真分析，慎重处理。

3水利水电工程施工中混凝土裂缝控制技术

3.1加强对施工材料质量的把关

混凝土制作所需要的材料主要有水、砂石、水泥、细骨沙以及外加剂等，只有将这些材料按照一定的比例进行混合，才能制作出工程所需的符合标准质量的混凝土。而这些材料的质量对混凝土的质量具有最直接的影响，因此，要想使整个工程的质量得到保障，首先要加强对混凝土制作材料质量的把关工作。要充分了解市场上多个品种及标号的水泥，并结合施工方案的要求及工程的需求对水泥材料进行选择，一般情况下会选择标号较高的水泥；砂子材料在选择时，要注意其含泥量及有害物质等的含量，要选择含泥量以有害物质含量低的优质砂子；细骨砂材料选择时，要考虑细骨砂中杂质的含量，细骨砂的质量以及强度等条件；粗骨料的选择要注意其含泥量、粒径、颗粒含量、类别以及质地等因素；针对受力部位的石子材料选择，一定要避开白云石以及石灰石等煅烧过的石子，同时石子的直径以2cm上下为宜；外加剂的选择要对其性能、质量、合格证书等进行严格的检查，还要考虑其性能是否适合水泥的需求，只有选择合适的外加剂材料，才能保证混凝土在凝固过程中更加得快速、安全，对裂缝的产生起到一定的预防作用。总之，混凝土的制作过程中其材料的选择至关重要，不仅能保证其本身的质量，也能为整个水利水电工程的质量提供保障，施工单位及施工人员要对其加强重视。

3.2控制混凝土的配比

混凝土的配比是否正确，会直接影响混凝土的和易性以及抗渗性。因此，管理人员和技术人员一定要重视混凝土的配比和搅拌过程，制定出合理、符合要求的原材料配比，保障混凝土的质量。混凝土中水灰的比例应控制在0.24～0.34，在雨季施工过程中，技术人员可以根据现场的湿度情况，向混凝土中加入一些减水剂，降低混凝土出现裂缝的概率。

另外，管理人员在施工过程中还需要对混凝土搅拌过程进行监管，防止出现工人不按要求工作的情况；技术人员也要根据工地的实际情况，及时调整混凝土中材料的融合比例。

3.4 完善水利水电工程设计方案

完善土木结构设计方案是降低混凝土裂缝产生的重要基础，设计人员要对工程施工的方案以及施工现场进行调研和分析，对设计方案进行优化，提升土木结构设计的水平，并在设计的过程中对混凝土的材料、配比、养护等各项细节进行控制。

设计人员在设计时必须考虑造成混凝土裂缝的主要原因，并结合勘察数据了解周边的环境湿度、温度等，然后再结合水利水电工程的整体结构对施工材料进行选取和设计。施工单位要做好交底工作，以便及时发现设计图纸中存在的问题，避免后续出现设计变更影响施工质量和进度。

3.4严格控制施工温度

温度也是影响水利水电工程稳定性的重要因素之一。在建设过程中，施工人员必须全面控制混凝土的温度。例如，在对混凝土浇筑速度和浇筑时间等方面进行控制，当遇到了地区气候早晚温差大或者温度过高时，可通过各种手段降低混凝土的整体温度，减少开裂的现象。如果天气实在太过炎热，可暂时停止施工，降低天气对混凝土凝固的影响。此外，施工人员还可以向混凝土中添加凝固剂帮助混凝土快速凝固，或改变材料比例，以增加混凝土的凝固速度，减少混凝土凝固过程中释放的热量，并在施工中采取冰块降温等方法降低混凝土温度，减少温度对混凝土凝固的影响。

3.5加强混凝土施工全过程监督和控制

在施工前，要全面检查材料的质量。一般混凝土水利水电建设需要用到水泥、砂、水、石子、粉煤灰等多种材料，施工人员要将不同的材料按照合适的比例在适宜的环境下混合，保证初凝之后混凝土性能稳定，避免因操作不当损害混凝土的质量。所以，在建设之前要加强对混凝土施工材料的检验，严格按照操作指导进行混凝土的制作，并且对按标准制作的混凝土进行检验，检测混凝土的密度、抗压性、抗冻性等，施工人员可就地进行质量检验试验，当混凝土的质量达到建设要求时再投入使用，严格控制混凝土质量。另外，混凝土构件也需要在建设之前进行检验，一般的监测试验主要探究混凝土构件的强度、水灰比例等，同时在进行检测试验之前，施工人员还要在购买材料时加强对材料供应商的资质审核，定时对库存的材料进行随机抽样，检查混凝土材料的质量，从而提高制作的混凝土的质量。混凝土制作时对混凝土质量影响比较大的就是混凝土材料的质量，所以，在混凝土制作之前，施工人员应加强对砂石粒径、清洁度检查，同时检查建设所用的钢筋性能，并进行针对性试验检测材料性能。

2.6要加强施工现场的施工流程管理

根据施工需求灵活动态调整施工方式，及时根据实际情况改变施工方案，减少水泥用量，控制水胶比例，并对改变前后的建设质量进行模拟分析。施工人员还要结合实际情况不断完善施工方案，考虑外部原因可能发生的各种突发情况，并提前制定预防和控制措施。值得注意的是，建设之前应对混凝土进行坍落度试验，保证建设方案中的混凝土制作结果符合水利水电的质量要求，当混凝土质量得到保证之后才能运往施工现场进行混凝土的浇筑作业，如果混凝土的坍落度过大，就不能将混凝土用于施工中，施工人员要调整混凝土的产出过程，从源头上确保混凝土的质量，减少材料质量对水利水电质量的影响。另外，在混凝土运输过程中，如果施工现场与混凝土制作地点的距离比较远或者当地的温度过低，为了避免运输中混凝土出现初凝现象，在实际使用时出现裂缝影响水利水电质量，施工人员可在混凝土中加入缓凝剂，缓凝剂能在一定程度上延长混凝土初凝的时间，避免运输过程中发生初凝，从而保证混凝土的质量。

3.7养护控制

在养护工作开展的初始阶段，需按照标准要求进行操作，根据工程开展的实际情况制定养护措施，保证养护的时间和养护效率。从现实角度来看，施工养护基本在28 d以上，每天的养护时间需要超过10 h。养护中需关注水体用量，保证养护工作的湿度与温度，预防出现不符合规定的养护行为，合理控制混凝土裂缝问题。在养护过程中，要注意混凝土材料的离析、分层状况，养护工作要与工程要求一致，及时解决问题，提高混凝土使用性能，保证施工材料具有标准的使用流程，降低施工裂缝发生概率。在使用完混凝土后，必须及时进行养护，提高混凝土的强度和抗渗性能，并针对其施工特点，制定完整的养护方案，以确保养护工作全面、详细，从而有效地控制裂缝问题。

3.8 强化裂缝的修补

在修复水利水电混凝土裂缝时，需要对其进行相应的修补，其中最常用的方法有：

第一，置换修补技术，是一种在施工中普遍采用的混凝土结构裂缝修复技术，适用于裂缝较大的区域。在施工中，这种技术将利用新材料代替裂缝部分。首先，工人从裂缝中取出水泥，并用高压水枪冲洗，当剩余部分全部清除后，在裂缝处填入新的混凝土。通过对裂缝进行修补，可以获得较好的修补效果，但是，该工艺十分复杂。在工程建设中，要根据工程建设的时间来进行合理的分析与选取。

第二，灌浆修补技术。对于某些渗漏型裂缝，可以采用灌浆修补技术，即先将材料混合，再利用高压设备将其灌注到裂缝中，以达到填补裂缝的目的。在混凝土裂缝治理中，常用的方法有：水泥、化学灌浆。对于化学灌浆修补技术而言，其应用效果较好，但由于所选用的化学灌浆材料较少，目前主要应用于大型混凝土裂缝的治理工作中。水泥浆液具有较高的凝固性，能够适应潮湿条件下的凝结需要，并且能够有效控制凝结时间，可以满足混凝土结构裂缝治理的需求，因此，应用广泛。

第三，表面修补技术能够对某些深度和宽度不大的裂纹进行修复。在实际使用中，表面修补技术用于修复表面的裂缝。该方法可以有效地改善混凝土结构的防水性能，并达到裂缝养护的需要。修补方法有骑缝修补和全部修补。在应用表面修复技术时，整体工艺较为简单，但对裂纹的修复效果却不理想，所以在使用此类技术时，必须对裂缝情况进行详细的分析。

结论

混凝土水利水电的整体重量由水利水电内部的钢筋和混凝土共同承载，因此，为了保证建设质量，建设之前应先勘查现场，根据施工环境设计合理的水利水电结构，规划水利水电材料的性质要求，结合当地的自然环境制定混凝土的浇筑流程，将结构裂缝出现的可能性降到最低。但是，施工现场的环境变化仍然会导致水利水电结构裂缝的发生，因此，必须严格按照各个阶段的施工规定进行施工，同时对混凝土结构进行合理的后期维护，降低裂缝发生的概率。

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