摘要：水利工程是我国的基础产业工程，目前我国正在大规模、高速度地进行水利工程基础设施建设，但是水工混凝土却经常受到各种裂缝的威胁，增加了建筑物使用过程中的修理与加固费用，影响或限制了结构的正常使用功能，并缩短结构的使用年限，影响效益和安全，造成经济损失，严重浪费资源，甚至引发社会问题。因此有必要对水工混凝土的常见裂缝进行分析和研究。本文主要分析了水工建筑物混凝常见的几种裂缝的成因与危害，并探讨了防止措施与修补方法。
关键词：水工建筑物；混凝土裂缝；防治
引言
在水利水电工程施工中，混凝土是工程中使用最广泛、用量最多的一种混合材料。但混凝土均匀性差，离散性大，特别是容易产生裂缝的特性，裂缝的原因很复杂，并且严重影响水工建筑物的使用性能和使用寿命。混凝土裂缝一旦发生，大程度上增加了水工建筑物的修理加固和维护费用，因此应高度重视水工建筑物混凝土裂缝的防治，对于不同类型的裂缝问题，采用科学合理的防治措施，提高水工建筑物的安全性和稳定性。
一、水工建筑混凝土裂缝的形成机理
1基础约束
水利工程中混凝土结构的大坝基础大部分都是弹性模量较大的岩石，因此底板会受到较大的来自混凝土大坝基础的外部约束。新浇的底板混凝土会因为水泥的水化热反应而导致温度上升，使得混凝土结构体积产生膨胀变形，由于受到基础的约束从而产生压应力，由于早期的混凝土弹性模量较小，徐变度较大，混凝土还处于塑性阶段，因此所产生的压应力很快就会被松弛掉。但是，当水泥的水化热反应所起的作用减弱后，混凝土温度降低，从而引起收缩，这时基础对混凝土产生约束，使得其内部出现较大的拉应力，拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，底板的裂缝就会随之产生。
2塑性收缩
通常情况下，混凝土在逐渐凝固的过程中，会散发出一定的热量和水分蒸发，这也是导致混凝土体积迅速收缩的主要原因之一。其中最为明显的就是大面积混凝土在收缩过程中，受到外界其他因素的干扰，形成一种自然的收缩应力，而这种应力一旦超出混凝土抗拉强度的极限时，混凝土表面就会出现裂缝。
3温度裂缝
当外界温度发生变化时，混凝土发生膨胀变形，混凝土构件收到约束时，在混凝土的构件内产生应力，当由此产生的混凝土内部的拉应力大于混凝土抗拉强度的极限值时，混凝土就会产生温度裂缝。温度的降低也会在混凝土表面引起拉应力，产生收缩，当收缩应力超过混凝土的自身约束时，混凝土也将会产生很大的裂缝，此种裂缝一般在混凝土表面产生，裂缝深度较浅。
二、水工建筑物混凝土裂缝原因分析
根据水工混凝土建筑物的结构性特点和所处工作环境的不同，常见裂缝主要有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、凝缩裂缝、冻胀裂缝等类型。
1沉降裂缝
沉降收缩裂缝多出现在水工建筑物结构中钢筋通长方向上，断断续续地出现箍筋部位和埋设件周围。通常情况下，沉降收缩裂缝主要出现混凝土浇筑施工完成到硬化的这个时间段，主要表现为梭形，裂缝宽度约2～5mm，多集中在钢筋表面。水工建筑物出现沉降收缩裂缝，主要是由于混凝土浇筑和振捣施工过程中，粗骨料不断下沉，混凝土中的水分和空气被挤出，混凝土表面出现泌水，使得混凝土体积不断缩小，在混凝土下沉过程中，受到预埋件或者钢筋的约束作用而产生裂缝。同时，当水工建筑物各个部位混凝土沉降量较大时也会产生沉降收缩裂缝。
2凝缩裂缝
凝缩裂缝主要是指水工建筑物混凝土表面的一些细小裂缝，这种裂缝深度较浅，表现为六角形花纹形状，经常出现在混凝土初凝阶段。水工建筑物凝缩裂缝的出现多是由于混凝土表面抹平时过度进行抹平压光，使得大量细骨料和水泥浆上浮到混凝土表面，导致砂浆层含水量较高[1]，由于下层混凝土比砂浆层干缩性能要低，水分蒸发以后，混凝土凝缩过程中很容易产生裂缝。
3干燥收缩裂缝
干燥收缩裂缝主要出现在水工建筑物混凝土养护阶段，主要是因为混凝土表面水分快速流失和蒸发，混凝土硬化过程中表层拉应力逐渐增大，但是内部拉应力相对较小，随着混凝土内外拉应力相差不断增大，会导致混凝土表面拉裂产生干燥裂缝。
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4塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝集中在混凝土浇筑施工完成后暴露在空气中的水工建筑物结构表面上，这种裂缝的长短不一、深度较浅，形状比较规则，通常情况下，在混凝土浇筑施工完成后的5小时左右，初凝后在风速达、干燥、高温等环境中，经常产生塑性收缩裂缝。
三、裂缝预防措施
1塑性收缩裂缝预防措施
（1）配制混凝土时，严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的石子，减小孔隙率和砂率；同时，要振捣密实，以减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。
（2）浇筑混凝土前，将基层和模板浇水湿透，避免吸收混凝土中的水分。
（3）混凝土浇筑后，对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖，认真养护，防止强风吹袭和烈日曝晒。
（4）在气温高、湿度低或风速大的天气施工，混凝土浇筑后，应及早进行喷水养护，使其保持湿润；大面积混凝土宜浇完一段，养护一段。在炎热季节，要加强表面的抹压和养护工作。
（5）在混凝土表面喷一度氯偏乳液养护剂，或覆盖塑料薄膜或湿草袋，使水分不易蒸发。
2沉降收缩裂缝预防措施
（1）加强混凝土配制和施工操作控制，不使水灰比、砂率过大；振捣要充实，但不过振。
（2）对于截面相差过大的混凝土构筑物，可先浇筑较深部位，静停1-2小时，待沉降稳定后，再与上部截面混凝土同时浇筑，避免沉降过大导致裂缝。
（3）适当增加混凝土的保护层厚度。
3凝缩裂缝预防措施
（1）混凝土表面刮抹应限制到最少程度。
（2）防止在混凝土表面撒干水泥刮抹，如表面粗糙，可撒稠水泥浆再压光。
4冻胀裂缝预防措施
结构、构件在冬期施工，配制混凝土应采用普通水泥，低水灰比，并掺加适量早强抗冻剂，以提高早期强度。对混凝土进行蓄热保温或加热养护，直至达到40%设计强度。
四、水工建筑物混凝土裂缝治理方法
1混凝土置换法
混凝土置换法主要是剔除裂缝区域的混凝土，用其它材料或者新混凝土置换到裂缝中，做好混凝土裂缝修补。这种方法主要应用在裂缝破损严重的水工建筑物结构中。
2开槽填补法
开槽填补法是指混凝土裂缝修补过程中，先沿着水工建筑物裂缝走向，将裂缝开造成大小合适的沟槽，在沟槽中填充聚合物水泥砂浆，做好裂缝修补。开槽填补法主要应用在水工建筑物中数量较少、宽度较大的裂缝，如开槽结构面上的钢筋锈蚀裂缝、宽度大于0.5mm的裂缝等。
3涂膜封闭法
涂膜封闭法主要是在水工建筑物混凝土裂缝表面涂抹弹性密封胶、聚合物水泥膏、渗透性防水剂等材料，在裂缝表面形成保护膜，从而修补混凝土裂缝。这种方法主要用于宽度小于0.2mm的细小裂缝。
五、结语
水工建筑物混凝土裂缝是一种常见的病害，如果不及时进行防治和处理，会严重影响水工建筑物的使用性能和使用寿命，结合水工建筑物混凝土的常见裂缝类型，分析裂缝出现的原因，有针对性地采取防治措施，选择合适的处理方法，确保水工建筑物的稳定性和可靠性。减少裂缝隐患及威胁。
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[6]邵亮.简析水工建筑混凝土裂缝的成因及加固措施[J].城市建设理论研究（电子版），2013年8期.
论文作者:孙乃强
论文发表刊物:《基层建设》2015年36期
论文发表时间:2016/8/26
标签：裂缝论文; 混凝土论文; 水工论文; 建筑物论文; 应力论文; 表面论文; 塑性论文; 《基层建设》2015年36期论文;