赵泽栋
摘要：混凝土裂缝会影响水利建筑物的强度、稳定性和耐久性。此外，开裂产生的裂缝或微裂缝增加了混凝土的渗透性，使有害物质侵入结构中，造成钢筋锈蚀和弱化水泥基质，影响混凝土结构的承载力且降低工程质量。如何控制混凝土裂缝问题是工程施工质量管理的重点。本文对混凝土裂缝进行分类并分析其成因，总结出裂缝控制技术及相关措施。根据混凝土裂缝自愈合的影响规律和自愈合条件，提出将混凝土自愈合性能用于防控混凝土裂缝。
关键词：水利工程；混凝土；施工；技术；质量
1混凝土裂缝类型
1.1收缩裂缝与塑性收缩裂缝
混凝土收缩有干缩与凝缩，前者是多余水分蒸发，后者是体积缩小，干缩占比约85%，另外还有碳化收缩和自生收缩。混凝土硬化时，干燥过程是由外到内的，将会产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩。当表面收缩受到约束时产生的拉应力超过其抗拉强度时，便会产生收缩裂缝。当施工环境较干燥时，表面水分蒸发快，导致变形加快，一般会出现中间较宽，两端细长的塑性裂缝。
1.2沉陷裂缝
施工时，混凝土结构自身分布不均匀会造成不均匀沉降，产生沉陷裂缝;不正确的模板工程设计和地质变化导致混凝土结构的荷载出现变化，都会增加沉陷裂缝的发生。沉陷裂缝发生的宽度不够均匀，会受到一定沉降差异的影响，一般表现为穿透裂缝。
1.3温度裂缝
混凝土固结时间较长、施工量较大的工程在硬化期间，若施工速度较快，水化热不能快速消散，导致混凝土结构表面温度比内部温度低。结构间的温差变大将发生变形，当变形受到约束时产生的拉应力大于抗拉强度时温度裂缝就会产生。温度裂缝会随温度的改变而扩张或合拢，且可分为截面上下温差裂缝、截面内外温差裂缝和截面均匀温差裂缝。
2产生裂缝的原因
2.1塑性收缩和塑性坍塌
混凝土在固化期间易受外界因素干扰，在终凝前若处在不稳定的环境中，水分持续蒸发，体积不断收缩、变形，预期要求难以满足，最终导致混凝土发生塑性收缩而出现塑性收缩裂缝。而在高配筋率的构件中，混凝土收缩被钢筋所限制出现拉应力时，构件内很可能就会引发混凝土收缩裂缝。混凝土在受到一定的因素作用，自身状态产生变化时，会出现塑性坍塌问题，亦会引发混凝士裂缝。
2.2温度和温度应力
温度应力问题主要是温差引起的，温差越大，相应的温度应力也越大。混凝土散热难度大，其内部温度可高达80℃，且延续时间较长。混凝土硬化过程中，混凝土内部热量的主要来源水泥水化热积聚在混凝土内部，导致内部温度升高、出现温度阶梯，出现内胀外缩的现象，从而使混凝土表面与内部的拉应力出现较大的差距，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，温度裂缝就会生成。施工时温度控制和约束条件控制不当，出现温度控制失衡情况，也会引发温度裂缝。混凝土开裂问题还受到外部气温变化的影响，外界温度下降越快，混凝土内、外层的温差就会逐渐提升，若温度过低，还会引发混凝土内部结冰而产生裂缝。
2.3原料质量问题和化学反应
混凝土拌制材料的质量直接影响着混凝土的质量，因此要严格的控制混凝土中水泥、砂石、掺合料和外加剂等材料的质量，保证达到施工标准。此外，要注意水泥的储存时间和储存环境，水泥长时间的储存将会影响自身的质量，可能降低混凝土的强度。化学反应是混凝土裂缝产生的原因之一，主要是碱骨料反应产生硅酸凝胶，该材料在温度升高时逐渐膨胀，随后温度下降，由于材料热胀冷缩产生裂缝。
3混凝土裂缝控制措施
3.1完善施工设计及支模控制措施
从施工设计角度出发，先通过数值模拟分析，明确施工时可能出现的裂缝情况，做好裂缝预防工作，完善施工设计，形成系统的施工操作流程并严格遵循。另外，优化混凝土配筋，定制配筋加固措施，从而减少或防止裂缝的出现。支撑模具是混凝土浇筑的第一项内容，严格控制混凝土模板质量，选用具有良好散热效果的模板，可增加混凝土自身稳定性及散热。
3.2集料控制措施
控制混凝土浇筑质量，必须要提高集料的质量，挑选的材料均要满足水利工程设计标准以及相关规范，采购时保证水泥型号、骨料级配与粒径，外加剂的种类均符合施工要求。制拌过程中要保证制拌比例符合各项要求，降低或防止混凝土裂缝产生。集料挑选原则:优先选用低水化热、强度和水胶比适中的胶凝材料，并掺加适量的矿物掺合料来降低水泥用量;添加高性能的减水剂，改善混凝土和易性;掺合料选择各项性能均衡的粉煤灰;骨料选择颗粒形状佳、粒径较大的，并且对其进行冲洗，控制细骨料和粗骨料的含砂量;降低混凝土的塌落度。
3.3优化设计
混凝土配合比优化混凝土配置比例，降低水化热和混凝土内外温差。在配合比设计中，可在施工前用施工材料进行混凝土的强度、塌落度等参数的多次检测试验，得到性能最为优异的配合比;其次在骨料中加入适量粉煤灰与合适的减水剂;控制好水与粘合剂的比例;适当降低水灰比，保证水灰比不超过0.6。施工材料中的粗骨料为二级，最大粒径控制在150mm以下，砂的细度模数大于2.4，泥浆含量小于1%。
3.4把控混凝土制拌、运输过程中的质量
混凝土制拌时，充分搅拌混凝土，使混凝土、水和添加剂等充分融合。结合实际的工作要求合理控制混凝土搅拌和沉淀的时间，浇筑混凝土时必须连续，做好规划，原材料准备充足，避免因原材料供应不足而出现浇筑中断的情况。浇筑时还需注意:①控制混凝土的浇筑速度;②准确掌握混凝土搅拌的时间;③分析施工环境，外界温度过高或过低均不利于裂缝的控制。④应尽量选择现场搅拌与浇筑的形式，若需要运输到施工现场，则要科学地规定混凝土运料的时间和地点，把控好混凝土运输过程中的质量。
3.5施工工艺控制及混凝土养护处理
在施工过程中，采用分层或分级浇筑的方法按照规定的浇筑厚度、方向及顺序进行浇筑，下层混凝土初凝后及时浇筑上层混凝土，气温较低时适当降低浇筑速度。强化振捣工作，入模后及时振捣混凝土，避免出现离析和局部空隙，振捣时快插慢拔。每次振捣的深度是接触面的10～20cm，插入到下层5～10cm。振捣完毕后刮平最后一层混凝土并开展清洁工作。强化混凝土的养护要结合具体情况、合理运用养护方法、掌握养护时间、精准控制水量，养护时需要考虑湿度和温度两个方面。浇筑后一般进行七至十天的养护工作，确保水分充足来供应水泥水化。如为了保持混凝土表面湿润，在其表面覆盖土工布或者塑料薄膜，高温地区定期进行人工浇水处理;在气温较低时可选择草垫子或者棉被覆盖混凝土;当外界温度过低时，还应增设加热设备或者采用蒸汽养护来控制混凝土内外温差在25℃左右。
结语
通过本文分析可知，混凝土裂缝的种类大致可分为收缩、沉陷、温度、钢筋锈蚀裂缝和按其他依据进行分类的裂缝。各种混凝土裂缝产生的原因都很复杂，有塑性收缩和坍塌、温度和温度应力、原料质量、搅拌和温度控制问题等多方面的因素。混凝土裂缝的防治非常关键，需要从多个方面进行裂缝控制技术的应用。包括完善施工设计、支模和集料控制、优化配合比、温度及温度应力控制、施工工艺控制及混凝土养护处理等裂缝防控措施。通过采取上述措施，做好水利施工全过程的质量管理和提升，从而减少或避免混凝土裂缝的出现，保证水利工程的质量和安全。
参考文献
［1］梁少阳．混凝土开裂及维护综述［J］．四川水泥，2016(7):262．
［2］何翌滔．混凝土施工中温度裂缝的分析与控制［J］．价值工程，2018．
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