水利工程施工混凝土裂縫成因分析及控制措施

阿合買提·哈司木

新疆塔里木河流域干流管理局 新疆巴音郭楞蒙古自治州 841000

水利工程施工中混凝土裂縫屬于常見問題，裂縫較輕的情況下可不做處理，較重的情況下需要進行控制與修補。因混凝土屬于混合材料，其各原材料質量、原材料配比、施工溫度以及施工順序等都有可能導致混凝土施工出現裂縫問題，而具體的裂縫控制措施需要依據形成原因而確定。裂縫出現初期可能是無害的，但是隨著時間的不斷推移，裂縫愈演愈烈，最終會破壞混凝土結構，降低混凝土結構質量。為此，施工單位需要加強防范，了解各種裂縫類型以及預防、控制措施等。

1 水利工程施工混凝土裂縫的危害介紹

水利工程施工中混凝土裂縫問題較為常見，裂縫較輕的情況下雖然不會對混凝土結構產生嚴重后果，但是會影響混凝土表面的美觀性。如果裂縫越發嚴重，可能會引發滲漏問題，又或者是導致混凝土結構出現斷裂現象等，嚴重破壞混凝土結構的整體性，降低混凝土結構質量。在混凝土裂縫的諸多危害中，滲漏問題的出現概率占60%，屬于較為常見的危害，當有水滲入至混凝土內部時，混凝土內部會出現水解破壞。而混凝土的碳化反應會導致其結構出現收縮開裂現象，一旦裂縫產生，空氣中的CO2及H2O會滲入至混凝土內部，二者與原材料水泥可以發生化學反應，進而生成CaCO3。另外，水滲透至混凝土內部會對鋼筋產生腐蝕性，加快鋼筋銹化速度，破壞鋼結構施工質量，進而會降低混凝土結構強度，破壞其穩定性，輕則影響建筑美觀，重則增加建筑施工風險。

2 水利工程施工混凝土常見裂縫問題分析

2.1 裂縫形成原因

2.1.1 溫度裂縫

混凝土內外溫差的驟升驟降是溫度裂縫產生的主要原因，具體影響因素介紹如下：其一，日照溫差。長時間處于太陽照射的位置，其溫度會高于其他位置，此時混凝土結構容易產生拉應力，而隨著日照溫差的逐漸增大，拉應力變大，進而容易出現裂縫問題。其二，季節溫差。各區域之間的年溫差相差較大，尤其是我國的北方地區，其會導致混凝土結構出現位移現象，如果位置值大于預設值，便會引發溫度裂縫。其三，水化熱?；炷猎牧纤嗳菀壮霈F水化熱反應，反應所釋放的熱量會迅速增加混凝土內部溫度，致使混凝土內、外出現較大溫差，最終形成溫度裂縫[1]。另外，溫度變化。外部環境溫度的驟降會降低混凝土表面溫度，且表面降溫速度明顯快于內部，進而導致混凝土結構出現內、外溫差。

2.1.2 收縮裂縫

一方面，混凝土屬于混合型材料，其質量問題是收縮裂縫產生原因之一?；炷粮髟牧腺|量以及配比量等對于混凝土質量具有重要影響，采購人員需要保質保量進行原材料的采購，而施工人員需要嚴格按照混凝土施工要求進行科學配置，以此保證混凝土本身無質量問題。另一方面，混凝土的攪拌施工中，攪拌時間不宜過長，攪拌速度不宜過快或過慢，避免出現水泥上浮現象，且需要保證骨料及其他物質無沉降現象?；炷潦┕そY束之后，施工人員需要進行養護，時刻保證混凝土表面水分充足，防止其表面因水分蒸發速度過快而出現收縮裂縫。

2.1.3 沉降裂縫

混凝土結構施工中沉降裂縫較為常見，其產生的主要原因是混凝土的不均勻沉降。如果水利施工中地基的施工水平偏低，則地基本身的承載力會有所下降，此時隨著上層建筑施工高度的逐漸增加，地基的承重力增大，久而久之便容易出現沉降問題，加之地基兩端施工較為軟弱，便會導致混凝土結構出現沉降裂縫。此外，建筑結構施工各部位的荷載能力不同，如果荷載能力相差較大，也可能會導致混凝土結構出現沉降裂縫[2]。與此同時，如果混凝土結構的施工導致其拉應力與剪應力遠大于水利建筑結構的抗剪強度以及抗拉強度，也會導致混凝土結構出現沉降裂縫?；炷两Y構的施工存在不均勻性，結構較為脆弱部分容易出現彎曲及剪切裂縫等，其都屬于是沉降裂縫的表現。

2.2 裂縫控制措施

2.2.1 溫度裂縫控制

溫度裂縫的控制方法多種，其一，科學配置混凝土。配比過程中需要添加適量混合料，以此降低溫度裂縫出現概率，同時還需要適當添加塑化劑與引氣劑等，提升混凝土配比質量。其二，實施降溫措施，防止水泥發生水化熱反應。在混凝土的攪拌過程中，施工人員需要添加冷水或冰塊，以此起降溫作用，防止出現溫度裂縫。其三，夏季高溫期間，混凝土的澆筑施工需要縮減澆筑厚度，提前預埋冷卻管，避免出現內外溫差較大問題[3]。與此同時，施工人員需要時刻關注氣象，溫度驟降天氣需要提前對混凝土結構進行保溫處理。其四，針對于暴露在外的混凝土需要進行隔熱或保溫處理，防止其表面溫度出現驟升驟降現象。

2.2.2 收縮裂縫控制

一方面，混凝土的養護工作必不可少。養護工作需要在混凝土澆筑完成后的第一時間進行，施工人員可以使用塑料薄膜覆蓋在混凝土表面，以此減緩其表面水分的蒸發速度，避免出現收縮裂縫。另外，夏季高溫天氣，施工人員需要定期向混凝土表面灑水，以確保其表面濕潤，防止混凝土內、外水分含量差距較大。在混凝土的攪拌過程中，骨料的添加量需要嚴格控制，其直接影響著混凝土的坍落度。另一方面，合理布設控制縫，其可以有效降低裂縫對于混凝土結構施工質量的不良影響?？刂瓶p是結構縫的一種，其可以削弱混凝土結構的特定截面，誘導裂縫開裂形式，有助于防止裂縫進一步擴大。在大體積混凝土結構施工中，控制縫常被布設在應力集中區，具有強化混凝土結構裂縫水平控制力的作用。另外，具體的布設位置不同，控制縫間距不同，地面控制縫間距范圍是4.5-7.5m，且控制縫的布設位置應避開鋼筋、止水片等位置[4]。

2.2.3 沉降裂縫控制

沉降裂縫嚴重的情況下，可能會直接破壞混凝土結構的整體性以及穩定性等。為此，施工人員需要加強對沉降裂縫的預防與控制。首先，工程設計前期設計人員需要對施工現場進行地質勘察，全面搜集、分析以及掌握各地理數據信息，以便于工程設計方案制定的科學性、合理性以及可實施性等。其次，依據水利工程建設要求對其混凝土結構的施工荷載具體分布進行詳細分析，盡可能確保各部位荷載分布均勻，以此防止因部分位置荷載過大而引發沉降裂縫。最后，水利工程前期的設計工作十分重要，建設企業需要保證設計人員專業水平的同時，還需要注重提高設計方案的科學性，合理設計混凝土結構剛度，優選高品質鋼筋及混凝土各原材料等。

3 水利工程施工中混凝土裂縫控制技術探究

3.1 裂縫修補技術

針對于寬度范圍在0.3-3mm的細小裂縫，施工人員可以使用黏接劑灌漿法進行修補。首先，施工人員需要合理選擇注射器、噴嘴以及鉆孔等，隨后將修補材料氧樹脂注射進混凝土裂縫當中，此種方式操作簡單，且修補效率較高。針對于寬度范圍在3-15cm的一般裂縫，如果不存在斷裂現象，可以在裂縫周圍切除平行于裂縫且12cm長的混凝土，切除深度在10cm左右，隨后垂直于裂縫方向布設螺絲鋼，而在平行于裂縫方向布設圓鋼，通過綁扎使其成為鋼筋網構造。最后，施工人員需要配置混凝土進行裂縫修補。如果裂縫存在斷裂現象，輕則需要在裂縫周圍切割出長度為15cm的凹槽，隨后使用沖擊鉆在凹槽底部鉆孔，將凹槽鉆渣清理干凈之后在鉆孔內布設螺絲鋼，最后使用砂漿將凹槽進行回填，以此完成斷裂型裂縫的修補[5]。

3.2 灌漿填充技術

其一，壓力注漿法。如果混凝土裂縫較小，施工人員可以優先將裂縫周邊雜物清理干凈，隨后將注漿嘴與封閉裂縫相連接。為保證注漿質量，施工人員需要提前進行漏漿測試，待注漿操作結束之后，還需要將混凝土表面清理干凈。其二，開槽填補法。該方法的修補方式類似于涂抹封閉法，主要適用于混凝土結構可開槽，且裂縫寬度較大、數量較少的情況下[6]。其三，涂抹封閉法。如果裂縫寬度小于0.2mm，該方法可以抑制混凝土出現碳化現象，防止混凝土被有害物質腐蝕。首先，施工人員需要沿著裂縫鑿出U形槽，隨后在底部及兩側涂抹截面處理漿，最后向U形槽內注入聚合物水泥砂漿，以此完成裂縫的修補工作。

3.3 材料粘貼技術

一方面，鋼材材料黏貼技術。修補經常使用的材料是鋼材，適用于承載力偏低的混凝土裂縫修補作業，常見的修補位置為混凝土結構的斜截面、截面受拉區以及受壓區等，屬于一種表面粘貼修補方式，具有操作簡單、便捷的優勢，可以強化混凝土結構的承載力。另一方面，纖維增強塑料黏貼技術。膠結材料是該技術常用的修補材料，屬于是一種復合型材料，可以保證裂縫面修補平整，強化混凝土結構的承載力。不同于鋼材材料黏貼技術，該技術的使用可以提升混凝土結構的耐潮濕性以及耐腐蝕性等，有助于混凝土結構使用壽命的延長，有助于減少修補與維護成本，有助于防止混凝土結構重量的增加[7]。

3.4 混凝土置換技術

如果混凝土結構因裂縫問題發展嚴重而出現大面積脫落現象，施工人員可以使用混凝土置換技術對其進行修補，以此可以解決各種裂縫問題。相比于其他修補技術，該技術應用頻率偏低，其需要施工人員先將原有混凝土進行剔除，隨后在置換成新的混凝土材料或水泥砂漿。在置換的過程中，置換的混凝土材料強度等級需要滿足建筑原有混凝土結構的強度等級要求，且需要避免置換混凝土出現拉應力。在規范化操作的情況下，混凝土置換技術的應用效果良好，不會導致混凝土整體結構出現凈空問題，但因該技術的施工周期較長，所以實際應用施工人員需要科學控制施工時間，常見的技術應用位置主要是梁、柱等混凝土承重結構。

4 水利工程施工混凝土裂縫控制的有效策略

4.1 控制施工條件

建筑施工要求不同，混凝土結構的施工特點也會不同，施工人員需要認真對待技術交底工作，確?；炷粮髟牧喜少徚砍渥?，避免各原材料出現質量問題。在實際的施工過程中，針對于混凝土結構的施工，施工人員需要合理控制施工溫度，還需要保證施工期間電力供應充足，無斷電現象。與此同時，還需要保證各機械設備運行正常。如果需要進行混凝土的運輸工作，運輸人員需要保證車輛行駛平穩，避免混凝土在運輸的過程中出現離席現象?；炷翝仓捌?，各項準備工作需要保質量完成，而混凝土的澆筑需要科學控溫，盡可能一次性澆筑成功，避免出現中斷問題，降低混凝土施工質量，為日后裂縫的產生留下隱患[8]。

4.2 控制施工人員

混凝土結構的施工具有一定的專業性，施工人員需要掌握一定專業知識與技能，能夠按要求完成相關操作。建筑企業可以通過激勵機制的構建約束以及激發人員施工積極性，保證施工人員規范化施工，防止因施工錯誤導致混凝土結構出現裂縫問題。針對于技術性較為復雜，施工存在一定安全風險的操作，施工人員需要持證上崗，例如鋼結構的焊接施工，其焊接質量對于后期混凝土澆筑施工質量具有重要影響。此外，施工人員的工作態度以及安全意識十分重要，因混凝土結構裂縫的預防及控制主要依靠于人工，所以企業在加強對施工人員管理的同時，還需要注重其相關需求的滿足。

4.3 注重施工養護

混凝土的養護是混凝土質量保證的最后環節，混凝土澆筑施工結束后的12h之內需要開展養護工作。如果是硬性混凝土結構，施工人員需要在1-2h之內澆水，當混凝土溫度小于9℃時，可以暫停澆水并禁止人員踩踏，后期混凝土拆模時間的控制需嚴格，不可過早或過晚。常規情況下，混凝土的養護時間應大于14天，養護期間混凝土需要始終處于飽和或接近飽和的狀態，為減緩混凝土表面水分的蒸發速度，施工人員可以使用塑料薄膜或麻袋裝的鋸末進行全覆蓋。如果施工條件有限，如施工區域水資源匱乏，又或者是混凝土養護不適合使用灑水法，則施工人員可以在混凝土表面涂一層薄膜養生液，其不僅可以減緩水分的蒸發速度，還能夠對混凝土結構起一定的保護作用[9]。

5 結束語

水利工程對于我國社會及經濟的發展具有重要影響，實際施工中混凝土屬于重要施工建材，混凝土結構施工質量對于水利工程整體施工質量具有重要影響。因混凝土施工質量易受諸多因素的影響，所以實際施工容易出現裂縫問題，常見的裂縫問題有溫度裂縫、收縮裂縫以及沉降裂縫等，每種裂縫的成因不同，具體的控制措施也會不同。此外，針對于裂縫問題的解決，常見的施工技術有材料粘貼技術、灌漿填充技術、混凝土置換技術以及裂縫修補技術等。