张安生

(盘山县水利建筑工程处，辽宁 盘锦 124000)

裂缝的存在对结构的安全性、耐久性和稳定性等带来非常不利的影响，同时大大缩短了结构的服役寿命，这主要体现在加速混凝土碳化、促使混凝土溶蚀与冻融破坏、加快钢筋的锈蚀、改变原应力状态、产生渗漏、破坏结构整体性等方面[1-2]。水工混凝土存在结构体积大、易受环境约束、热传导性差、抗拉强度低的特点，工程中非常容易形成裂缝，所以有效控制裂缝逐渐成为水利工程质量控制的重点[3]。受工程特性、外界环境和施工工艺等因素影响，水工混凝土裂缝存在不断扩张的趋势，其中混凝土收缩变形、配合比设计、内外部约束、环境温度、材料特性、体型体量、水泥水化、施工条件等因素均可导致混凝土裂缝[4]。实践表明，设计不当、混凝土材料和施工因素导致混凝土裂缝的概率为5%、15%、80%。所以，为了降低混凝土有害裂缝的出现，保证工程结构质量及其设计使用年限，有必要采取切实可行的防裂技术[5-6]。

1 水工混凝土裂缝类型

一般地，将混凝土裂缝按照不同的成因可划分为四大类型，即塑性收缩、温度、干缩和沉陷裂缝。

1.1 塑性收缩裂缝

实际工程中，因混凝土内部存在较大的水分流失较易产生塑性收缩裂缝，与形成的土缩裂缝相比塑性收缩裂缝往往于完全凝固前形成，这也是两者最显著的差异[7]。混凝土表面含有的水分受强风力、太阳暴晒等外界环境作用被汽化挥发，从而使得结构内、外部出现不平衡压力，并形成中间宽、两边窄的裂缝，这给后期工程的运行带来极大的安全隐患。

1.2 温度裂缝

混凝土内部与表面存在较大的温差是引起温度裂缝的主要原因，水工混凝土温度裂缝多形成于养护及浇筑环节。水泥作为构成混凝土的重要原材，水泥水化会释放极大的热量，因结构表面散热较快能够快速的冷却，而内部热量比较聚集不易散发，当温差超过某临界值时就产生了温度裂缝[8]。其中，分缝及大坝施工过程中最易产生温度裂缝。

1.3 干缩裂缝

混凝土养护结束后往往会出现干缩裂缝，实践表明干缩裂缝在养护结束15d内存在较高的发生概率。其中，外界自然因素影响和混凝土养护不合理是产生干缩裂缝的主要原因，在两者的综合影响下混凝土流失较多的水分，并产生大范围的干缩，当干缩应力超过结构强度极限时就形成了裂缝。在外观形态上这类裂缝多呈网状，干缩裂缝的存在极大的降低了结构的抗渗水性、抗压性能和服役寿命[9]。

1.4 沉陷裂缝

由于地基不均匀沉降产生的沉陷裂缝较难控制，其中技术人员未科学树立软土地地基属引起不均匀沉降的关键因素，软基承载力低、稳定性差等易形成沉降。与其它裂缝相比沉陷裂缝存在较深的深度，同时地基方向和深度也会在一定程度上影响沉陷裂缝宽度。一般地，沉陷裂缝宽度随着地基沉降深度的增大而增加，且外界不利因素也会对沉陷裂缝产生一定影响。

2 成缝原因与防治对策

2.1 原因分析

通过进一步分析混凝土裂缝在施工过程中的形成机制，可以将裂缝划分为荷载与非荷载两类。其中，水利施工过程中经常出现的收缩裂缝、温度裂缝等都属于非荷载裂缝[10]。虽然，二者都属裂缝的范畴，但引起各类裂缝的原因明显不同，总体上可将形成裂缝的原因归结为以下几种：

1)结构组件受力不均匀。一般地，水利工程的结构复杂且施工环节多，结构组件承载力存在一定差异，在荷载承受力方面不同类型的结构不尽相同。在施工过程中相关技术人员若未能掌握不同构件的受力性能、荷载传递方向，将无法准确了解结构的力学特点及其受力原理，也就无法确保混凝土结构能够承受其承载范围内的荷载量。若混凝土结构承受了超出其极限承载的荷载量，势必会造成构件开裂的现象。

2)原材质量不合格。砂石、水泥等组成混凝土的原材料质量优劣，在很大程度上直接决定了混凝土是否会出现裂缝。若将质量不过关的原材料用于拌制混凝土，将大大提高裂缝出现的概率，明显降低水利结构强度，无法保证工程的安全运行。

3)配比设计不合理。若调配混凝土过程中，技术人员将水与水泥之间的比例搞混，将大大降低混凝土的抗裂性，未选择的水泥类型不合理也会导致以上问题。此外，与国家规定的标准相比若混凝土的抗裂性明显较低，将不可避免的引起裂缝，给工程质量安全带来极大的影响。

4)内外温差过大。实践表明，内外部存在较大的温差也是引起裂缝的关键因素，温差超过5℃时混凝土结构极易产生裂缝。

5)施工操作失误。一直以来，各参建部门都高度重视水利工程施工质量，为有效保证混凝土质量施工企业制定了相应的操作手册、规章制度，并在施工现场专门安排人员巡查。然而，在建设施工及原材料选配时技术人员依然存在诸多问题，这也是裂缝形成的重要原因。

2.2 防治措施

为了降低混凝土裂缝在水利工程施工过程中的发生概率，可从以下角度入手采取有效的防治措施：

1)优化配合比设计。由于混凝土质量的高低在很大程度上取决于原材料的用量，因此混凝土配合比设计应引起施工技术人员的高度重视，通过优化混凝土配合比、适当增加骨料粒径与级配、调整比例外掺粉煤灰等降低混凝土的绝热温升[11]。首先，技术人员选择的原材料必须符合水利工程质量要求，并结合实际情况尽量减少水的用量；在配置混凝土时技术人员应严格按照规范均匀混合各类原材料，同时可以适量掺入一定量的粉煤灰，为保证混凝土质量达标必须最大程度的把控整个拌制过程；然后，完成混凝土拌合和定期养护后，要随机抽查试样检测其是否达到强度要求，若不符合要求应重新制作；最后，可优选复合高效型外加剂以增强结构的抗裂能力，外掺pp纤维提高混凝土抗拉能力和早期强度，防止出现早期裂缝。

2)严格把控施工过程。对于混凝土施工过程相关技术人员必须全过程严格把控，最大程度的减少施工时发生裂缝的可能。实践表明，通过二次振捣能够有效的降低裂缝形成概率，同时有利于把控混凝土收缩量。

3)加强温度控制。混凝土裂缝的形成还与内外部温差过大有关，所以严格控制混凝土温度属技术人员的重要工作。在选择混凝土原材料时技术人员可选用低发热量的水泥，以防出现剧烈的水化反应和过大的温差，这也是温差控制的有效途径[12]。此外，高温季节可以采取晚间进料、骨料堆高，骨料、上料斗、外加剂料堆、送料皮带机搭棚遮阳，水泥粉煤灰提前进料，料堆顶部冷水喷淋，蓄水池保温并遮阳防晒，每次拌和上料控制不超过15min，采用加冰冷水拌和、冷水拌和及加冰拌和等措施，以降低混凝土出仓温度等措施；混凝土运输车辆冲洗、隔热、遮阳降温，对吊罐遮阳、隔热，以降低运输时的温升，保证浇筑稳定；增加机械设备，加快入仓速度，加强人员管理；预埋冷却水管，采用河水及深井水通水降温，已浇混凝土表面进行流水养护。

4)合理安排施工进度。安排低温季节浇筑大体积混凝土，必须按照设计要求控制高差。此外，施工中严格控制浇筑层厚和层间间歇期，短间歇均匀上升，避免出现薄层长间歇；高温季节利用夜间浇筑，尽量选择早、晚或夜间浇筑。为了有效解决施工过程中存在的混凝土质量问题，施工企业要加大监督力度，每天定时组织工作人员进行现场检验，一旦发现问题当场立即纠正。

5)合理选择原材料。技术人员要加强对混凝土原材料的质量控制，特别是对水泥类型，要严格按照建设标准挑选各方面符合要求、品质良好的材料，从根本上杜绝蜂窝、麻面等质量问题的出现。水泥类型选择时应结合现场实际情况、施工技术方案，全面掌握工程使用流程和各类水泥基础信息合理选择。水泥进场时，施工单位应专门专业的技术人员进行验收，对水泥是否结块凝固、生产许可证、质量检验合格证等仔细的检查，对检验不合格或者生产许可证缺少的水泥坚决禁止入场，从而保证混凝土的抗渗透性、抗压强度符合要求。

3 结 论

文章从混凝土裂缝类型、成因的角度，全面识别了导致水工混凝土裂缝的要因，其中水泥水化热属于导致温度裂缝的主因，混凝土外部约束、自身收缩及环境温度变化也会对裂缝的形成产生较大的影响。总体而言，水工混凝土裂缝控制应引起相关技术人员的高度重视，通过对不同防裂技术的对比分析确定最佳的裂缝防控对策，以进一步改良和优化混凝土防裂技术发展。