在很多水闸、重力坝、涵洞、渡槽等的水利工程建设中,因为混凝土本身的变形、约束等很多因素,都容易产生大量的贯穿性裂缝和表面裂缝。这些裂缝的存在和发展,对水利工程建筑结构整体性会产生极大破坏,同时会对水利工程建筑物的结构稳定和受力状况产生极大影响,也会给水利工程建筑物的结构运行带来很多不确定性的因素。由此可以看出,分析出混凝土裂缝产生的原因,并对其防治措施进行探讨,有着重要的意义。

一、水利施工中的混凝土裂缝类型

(一)干缩裂缝

在混凝土的养护期结束之后的两周左右极易发生干缩裂缝。因为混凝土容易受到外部条件影响,内部湿度的变化小,其变形就比较小;表面的水分损失多,其变形就比较大。大面积混凝土表面的干缩变形会受到内部的约束之后,就会产生较大的拉力从而造成干缩裂缝。干缩裂缝多为表面性的网状或平行线状浅细裂缝,宽度多在0•05毫米-0•2毫米之间,较薄梁板多沿其短向进行分布。

(二)塑性收缩裂缝

混凝土凝结前,表面由于失水较快易产生塑性收缩裂缝。这种裂缝经常在风力较大或者干热的天气出现,该裂缝一般呈两端细、中间宽并且互补连贯或者长短不一的状态。裂缝的长度最短一般为20毫米-30毫米,较长的也可达2米-3米,宽度一般为1毫米-5毫米。

(三)沉陷裂缝

沉陷裂缝主要是因为结构地基的土质松软、不匀或者回填土浸水和不实而造成的不均匀沉降产生的。模板支撑的间距过大、模板的刚度不够等因素也会造成沉陷裂缝,特别是在冬天,模板支撑于冻土层上,因天气的原因,冻土层解冻之后后容易产生不均匀的沉降,这就导致混凝土产生裂缝。这类裂缝一般表现为贯穿性或深进裂缝,它的裂缝走向一般和沉陷情况相关,较小裂缝一般和地面垂直或者沿着30°-45°角的方向扩展,较大裂缝则会有一定错位,裂缝的宽度一般和沉降量成正比。裂缝的宽度受温度变化影响比较小。在地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本都趋于稳定。(四)温度裂缝混凝土体积过大时,大量水化热会聚积在混凝土的内部不容易散发,从这就会使混凝土内部的温度骤然上升,而混凝土的表面散热比较快,这就容易在混凝土内外形成较大温差,使得内部和外部热胀冷缩的程度不同,由此混凝土表面就会产生一定拉应力,当这个拉应力超过了混凝土抗拉的强度极限时,大体积混凝土的表面以及温差变化很大区域的混凝土结构就会出现裂缝。

二、水利施工中的混凝土出现裂缝的原因

(一)材料质量方面的问题

因为材料质量问题而引起混凝土的裂缝的较为常见原因主要是水泥、石、沙等的质量太差。如果水泥强度不够,水泥超期或者受潮,就会使得混凝土的强度不能达到设计值,就会导致混凝土发生开裂。所以,只有把好材料质量关,才能使得水利工程的质量得到根本上的保证。

(二)混凝土的配比问题

混凝土的混合比如果设计不当就会直接影响到混凝土坑拉强度,这是造成其开裂的不可忽视的一个原因。混凝土的混合比不当是指水泥的用量太大,含沙量不适当,水灰比比较大,选用的外加剂不当,骨科的种类不佳等等,这几个因素之间是相互关联的。

(三)施工中出现的问题

因为施工原因而导致裂缝的因素比较多。水泥结石、水分蒸发、混凝土干缩等常常是造成混凝土裂缝的很重要的原因。模版的构造不当,支撑的刚度不足、漏浆、过拆模、支撑地基下沉等等都可能会造成混凝土的开裂。所以,在混凝土的运输、搅拌、浇灌和振实等各个工序中出现任何疏漏或者缺陷,都可能会使得混凝土产生裂缝。

三、水利施工中的混凝土裂缝的防治措施

(一)合理地设计方案

在确定了各种混凝土允许裂缝的宽度之后,要根据裂缝的宽度要求来设计方案,这样可以有效地控制混凝土裂缝产生。与此同时还应该适当地强化构造配筋,合理选用钢筋的间距和直径。应该选用间距密而直径细的配筋方案,可以较好提高混凝土抗裂性。

(二)原材料的质量要达标

按照结构要求去选择合适的混凝土强度的等级和水泥的等级、品种以及级配较好的石、沙的原材料,含沙量也应该符合要求和规范。要尽量地避免使用早强较高的水泥,与此同时还可以适当地减少水泥用量,应该尽量将其控制在460kg/m3以下,减少水化产生的热量。

(三)添加外加剂以防止裂缝

使用外加剂也是防止混凝土开裂的一大措施,比如用碱水防裂剂等。如果外加剂使用正确,可以保证工程的质量,防止产生裂缝,并且能提高混凝土耐久性。碱水防裂剂的主要作用是:水灰比会影响到混凝土的干缩,碱水防裂剂能使混凝土的用水量减少;水泥量也会影响到混凝土的收缩率,添加碱水防裂剂可以减少水泥用量,它的体积可用骨料来补充;添加碱水防裂剂之后混凝土的缓凝时间比较恰当,可以有效防止水泥快速水化热,避免产生因水泥长期不凝带来的塑性收缩的增加。

(四)加强施工的质量

在水利工程的施工过程中,混凝土裂缝防治工作极为重要,这主要体现在对新浇混凝土进行的早期养护工作中,可以保证混凝土尽可能在早期少产生收缩。其做法是要控制好构件湿润养护,对那些大体积的混凝土在有条件时应该采用流水或者蓄水养护,养护的时间是14~28天。对那些较大体积的混凝土,在施工的过程中还还应该充分地考虑到水泥水热化问题。出采取一些必要降温措施之外,还要尽量避免水化热的高峰期集中出现。在混凝土浇注捣实成型之后,要采取必要蓄水保温的措施,比如在表面覆盖彩条布、薄膜和湿麻袋等东西进行养护,从而防止因为混凝土的内外温度差别过大而产生的裂缝。对于那些地下结构的混凝土,则应该尽早回填土,这样对减少裂缝的出现有益处。

(五)要对混凝土的裂缝进行表面修补

这种方法既适合对承载力无影响的深进裂缝和表面裂缝的处理,也适用于对大面积的细小裂缝的防漏和防渗处理。当混凝土的表面裂缝分布较广或者较多时,通常应该增加一层细石混凝土或者水泥砂浆。首先要把裂缝附近混凝土的表面凿毛,接下来沿着深进裂缝将其凿成深15毫米-20毫米、宽150毫米-200毫米的凹槽,然后用钢丝刷配上高压水进行清洗并洒上水使其湿润,之后再刷一层水泥砂浆,用1∶2的水泥砂浆分成2-3层进行涂抹,总的厚度应该控制在10毫米-20毫米之间,再用铁抹压密抹光。。最后使用用水泥净浆和1∶2•5的水泥砂浆进行交替抹压4-5遍,就可以形成刚性防水层,进行覆盖,并洒水养护。

(六)对约束条件进行改善

改善约束条件措施主要包括:一是要合理地分缝分块;二是应该避免基础起伏过大;三是应该合理地安排施工的工序,避免把侧面长期地暴露和高差太大。另外,还应该改善混凝土性能,提高其防裂的能力,对其加强养护。结束语裂缝是水利工程的实施过程中较为普遍的一个问题,必须对其深入研究,区别对待,在施工过程中采取有效的措施进行预防,才能保证水利工程建筑物的稳定、安全和经久耐用。