摘要：近年來，隨著工程技術的不斷更新，但是在現代建筑工程技術研究與工程實踐的基礎上，仍然難以做到完全消除水利工程混凝土裂縫的發生。本文主要從水利工程施工階段入手，簡要概述了裂縫的成因以及相關的處理對策，望與各位同行提供參考。

　　關鍵詞：水利施工,混凝土,成因,措施

　　目前，將混凝土裂縫的影響減輕到可以接受的范圍內，是現在水工混凝土質量控制的目標。鋼筋混凝土的規范中，也明確規定特殊條件下允許一些構件中 存在限定寬度的裂縫。在施工過程中采取必要的技術手段與控制措施，減少裂縫的數量與規模，盡量避免裂縫的發生，減少有害裂縫的發生幾率，來保證水利工程的 質量。

　　一、水利施工期間裂縫的成因

　　調配水資源是水利工程的核心功能，但這一功能的實現要借助于不同的水工建筑物，現代水利施工的主要建筑對象為壩、堤、隧洞、溢洪道、水閘、進水 口、渠道、渡漕、筏道、漁道等。長期監測發現裂縫是水工建筑物的主要病害，不僅破壞了建筑物結構的穩定性，且降低了水利施工的安全系數，極易引起意外事故 的發生。水利施工期間裂縫的成因如圖1。

　　圖1裂縫的成因

　　1、材料因素。材料是水利建筑物的基本構成，材料質量不達標對建筑物的性能有很大的破壞作用。以混凝土材料為例，如配制混凝土的砂含泥量超標、 碎石強度不達標、制施工人員配制混合料未按照標準的比例調配等因素，水工構件性能未達到設計的要求，水利建筑抵制病害的性能減弱易導致病害的發生。

　　2、受力因素。水利建筑在施工期間需承受來自多方的受力作用，當受力荷載超出水利建筑的承載范圍，會在短時間內產生裂縫現象。例如在內外荷載作 用下，混凝土不僅產生彈性變形，而且產生隨時間增長的非彈性變形，這種隨時間增長的變形稱作徐變。徐變是在加載后隨持荷時間的增長逐漸發生的，在較小的應 力時就能發生，且卸荷后只能部分恢復。研究表明，混凝土的徐變使溫度應力和干縮應力均有相當大的松弛，對于防止裂縫一般是有利的，而且徐變還可使混凝土的 長期極限拉伸值有較大的增加。因此，計算混凝土結構的溫度應力和干縮應力時，必須考慮徐變的影響。

　　3、溫度因素。

　　隨著溫度的變化混凝土產生膨脹或收縮，即混凝土的溫度變形。一般而言，由于溫度變形受到約束而在混凝土結構中引起的溫度應力常常較外荷載引起的 應力大。因此，混凝土的溫度變形是對結構影響最大的一種體積變形形式，往往對混凝土結構產生很不利的影響。當溫度變形呈收縮狀態且受到自身或外部約束所產 生的溫度應力超過混凝土的允許抗拉強度時，混凝土結構就會產生溫度裂縫。顯然，溫度變化是引起混凝土結構溫度變形的主要因素。引起混凝土溫度變化的因素一 般包括：水泥水化熱、初始溫差、由澆筑時氣溫變化到混凝土結構經長期運行后所達到的穩定溫度的溫度變化以及由于外界氣溫變化(氣溫驟降、氣溫13變化等) 而產生的溫度變化等四類情況。

　　另外，干縮變形也是一種與溫度有關的導致裂縫出現的原因之一。在混凝土的拌和水中約有20％的水分是水泥水化所必需的，其余80％水分都要被蒸 發，從而引起混凝土失水后體積收縮，這種收縮稱為干縮。此外，水泥和水發生水化作用逐漸硬化而形成水泥骨架時，不斷緊縮導致體積收縮，這種收縮稱為凝縮。 混凝土結構的收縮情況分為凝縮和干縮兩種情況。混凝土收縮是混凝土結構的必然結果，是自然屬性中的一種。混凝土收縮的情況與混凝土中水泥的用量、水灰比 值、骨料級配等資料直接相關，同時與混凝土的外界環境有關。在混凝土收縮中干縮是主要的收縮方式，占混凝土收縮總量的80%以上。面板混凝土由于干縮而引 起的干縮裂縫不僅與干縮變形大小有關，而且還與面板內鋼筋及墊層對干縮變形的約束等因素有關。此外，在面板澆筑施工期，當面板表面水分蒸發過快時，面板表 面的干縮變形大于內部的干縮變形，形成內外干縮變形差，此時在面板內部各質點之間內約束的作用下，很容易使面板產生表面干縮裂縫。事實上，表面干縮裂縫是 混凝土面板最為常見的干縮變形破壞形式。

　　4、工藝因素。施工是水利工程建設的關鍵環節，施工質量不合要求極易引發多種病害，也是水利建筑物裂縫病害的成因之一。如：施工人員選擇的工藝方案、操作技術、支護結構等與水利工程要求不統一，導致建筑物結構組合達不到標準而形成病害。

　　二、裂縫控制措施

　　裂縫控制措施裂縫控制是保證高性能混凝土品質的重要措施，高性能水工混凝土工程質量控制時應重點關注：

　　(1)根據環境條件調整混凝土配合比，降低混凝土收縮值和水化熱。

　　(2)大體積結構混凝土，可以通過溫度控制實現對裂縫產生的控制。在大體積砼配合比設計中，需要采用水化熱或者低水化熱而生成均勻的凝膠材料， 同時鍵入緩凝類型的減水劑，通過降低水灰比、骨料級配的合適選擇，減少水化熱的作用。大體積混凝土結構中，如果有必要可以在內部安裝水管進行冷卻，將混凝 土內部水化熱中的多余部分帶出。在澆筑好的混凝土表面以保濕保溫層進行覆蓋，并澆水養護，以防混凝土結構表面降溫過快，導致深度裂縫與表面裂縫的發生。對 控制點與混凝土結構外表面的溫度差進行控制，在外部環境溫度急速降低時，通過外保溫層覆蓋、紅外線等等保溫措施進行溫度控制。延長模板保持時間，盡量晚完 成拆模工序，防治混凝土表面冷縮值過大。根據環境溫度，確定蒸養溫度。若采用40℃～60℃左右低溫蒸養時，為保持混凝土表面濕度、控制混凝土表面溫度梯 度，夏季高溫季節蒸養溫度取下界，冬季低溫時取上界；合理布置蒸汽管線，使得構件混凝土內部溫度分布均勻，控制溫度梯度；縮短升溫時間，盡量延長降溫時 間，避免溫度驟降，導致溫度梯度過大。在施工場地風速較大、溫度較低的情況下，應采取外模板保溫措施，必要時可采取外模板噴涂保溫材料。如果必要，應在混 凝土中摻入一定數量的纖維以增強混凝土抗裂性能，有防腐蝕需要時，宜采用聚丙烯等有機類纖維，嚴禁使用鋼纖維等不耐氯離子侵蝕的材料。

　　(3)混凝土構件間結合部等脆弱部位混凝土易產生收縮性表面裂縫，因此在進行混凝土配合比設計時，應考慮采取適當的防裂措施。如果必要，應在混凝土中摻入一定數量的纖維以增強混凝土抗裂性能。

　　(4)高性能混凝土采取蒸養方式時，為防止早期裂縫產生，應嚴格控制蒸養時間、溫度，降溫時間。應盡量延長降溫時間，減少降溫梯度。模板拆除過程中應制定措施，防止冷空氣突然進入，導致構件局部出現劇烈降溫產生裂縫。

　　(5)調整鋼筋混凝土結構配筋，采取適當減少鋼筋直徑和間距等構造措施，提高混凝土構件抗裂性能。

　　三、處理裂縫病害的綜合策略

　　裂縫是水利工程建設的常見病害，其對水工建筑物的安全性、穩定性、牢固性等均有不利影響。考慮到水利工程對水資源調度的重要意義，制定針對性措施處理裂縫病害是十分重要的。工程單位在制定水利施工方案過程中應顧及到裂縫病害的防治，確保工程施工質量與設計標準相一致。

　　1、引進技術。裂縫發生后需采取有效的技術處理，避免水工建筑裂縫擴大。目前，裂縫處理技術的方案較多，包括：開鑿技術、修補技術、灌漿技術等，水利施工人員要結合裂縫的大小、成因等資料合理選擇不同的處理方法。

　　圖2縱向裂縫的開挖填補技術

　　2、加固結構。鑒于外界應力對水工建筑物的破壞作用，水利施工期間設置相應的支護體系可起到結構加固的效果，增強了建筑物抵制受力沖擊的性能。如：對堤壩根基用混凝土加固處理，可改善其抗洪抗災的性能。

　　3、優化材料。混凝土是水利施工的主要材料，控制混凝土質量是保證建筑物性能的前提條件。一是要控制混凝土各原始材料的比例，二是要經過質量檢測合格后才能運用于現場施工，這些都有助于控制病害的發生。

　　4、綜合檢測。檢測失誤不僅會引起裂縫病害，也會擴大裂縫帶來的不利影響。水工建筑裂縫形成之前其結構會出現異常，若通過綜合檢測可及時制定方案防止裂縫，如圖3。施工單位不僅要重視作業進度，也應加強裂縫病害的防治。

　　圖3滑坡裂縫的處理

　　四、結語

　　水工建筑物裂縫的產生，不僅會降低建筑物的抗滲能力，影響建筑物的使用功能和安全，而且會降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，溫度、材料 強度、施工質量、養護質量、結構形式、建筑物構件大小等是影響裂縫產生的主要因素。一個裂縫的產生的原因是可能是單一的，也可能是多種因素造成的，因此要 對水工構件裂縫進行認真研究、區別對待，并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展，對己產生的裂縫采用合理的方法進行處理，保證建筑物和 構件安全、穩定地工作。

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