水工结构工程裂缝成因及防治探讨

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2020年第14期
作者简介：谢良涛，男，博士，工程师，研究方向：大型水利工程的结构设计。

水工结构工程裂缝成因及防治探讨
谢良涛
（长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010）
摘 要：我国水利工程行业随着经济的发展有较快的进步，但在发展的过程中也存在诸多问题，如水工结构施工的过程中就由于多种因素的影响会出现裂缝，影响施工的安全及质量。

基于此，文章主要探讨了水工结构工程裂缝的特征，分析了水工结构裂缝产生的原因，并提出了一定的防治策略，以期减少水工结构工程施工中裂缝的产生，进一步推动我国水利工程行业的发展。

关键词：水工结构工程；裂缝成因；防治措施中图分类号：TV544 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）14-0160-02 水工结构工程项目在建设期间会受到多种因素的影响，从而导致出现结构性作业裂缝，使水工项目建设的质量受到很大的影响。

因此，在施工过程中，要找到产生结构裂缝的成因并进行详细分析，制定出有效的防治措施。

当前，在水工结构项目建设中，针对裂缝的处治还存在一定的不足，需要加强重视，做好裂缝的防治工作，以使工程的安全性和可靠性得到保证。

1 水工结构工程裂缝的特征
水工结构中裂缝大多产生于大体积混凝土施工过程中，因为大体积混凝土在构造及原材料构成方面，都具有一定的复杂性，多方面的因素都会影响到混凝土的构造及性能。

大体积混凝土在抗压能力方面相对比较强，但是在抗拉能力方面却比较弱，这是因为混凝土属于脆性材料，抗拉能力远低于抗压能力，甚至难以达到抗压能力的10%，因此如果被外界的作用力所影响，或者受到本身收缩力的影响，就可能出现裂缝。

在水工结构工程中，混凝土的用量非常大，在浇筑作业后，由于材料本身的水化热的特点，在混凝土的内部会产生非常高的温度，这时的弹性模量和变形量都很小，而随着散热混凝土温度会下降，弹性模量和变形不断加大，这时混凝土的内部就会产生较大的拉应力，但混凝土的抗拉能力非常差，所以在其内部会出现裂缝。

水工结构工程中既存在大体积混凝土，也存在钢筋构造，而这两者的抗拉能力相差比较大。

在浇筑大体积混凝土时，如果钢筋的用量与标准需求不符，就会降低混凝土的承受能力；而且因为面积非常大，也会与外界有较大的接触面，外界的水分与空气会对钢筋产生一定的侵蚀作用，在其内部非常容易产生拉应力，这会在很大程度上破坏大体积混凝土。

2 水工结构工程裂缝产生的原因
2.1 钢筋锈蚀引起的裂缝
因混凝土质量差或保护层厚度不足，混凝土保护层被二氧化碳腐蚀碳化至钢筋表面，使钢筋周围的混凝土碱性降低，或因氯化物介入，钢筋表面的氯离子含量增加，会引起钢筋表面氧化膜破坏。

钢筋中铁离子与侵入混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原混凝土大2～4倍，从而对周围混凝土产生
膨胀应力，造成保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，有锈迹渗入混凝土表面。

腐蚀使钢筋有效截面面积减少，钢筋与混凝土的夹持力减弱，结构承载力降低，还会引发其他开裂形式，加剧钢筋锈蚀，造成结构被破坏。

2.2 建材碳化收缩
二氧化碳的湿度、浓度会影响建材的碳化收缩。

一旦建筑物下方有碳酸地下水，就会造成碳化收缩的问题。

这时，建筑物的混凝土抗拉强度如果低于混凝土碳化的收缩力，混凝土就很容易开裂。

此外，碳化收缩难以改变，混凝土很容易暴露出来，处于二氧化碳浓度较高的条件中，很容易开裂。

2.3 建材失水收缩
在水工结构施工过程中，水泥是非常重要的材料。

在水泥应用过程中，最常见的问题就是温度与湿度的变化，这就导致水泥中存积的水分也会发生变化，失去水分就会导致出现收缩问题。

因此，在水泥失水的过程中，水泥石也会出现收缩，从而形成裂缝。

在水工结构工程中，失水收缩是产生裂缝的一个常见原因。

2.4 直接作用产生裂缝
水工结构工程在进行混凝土施工的过程中，受到各方面的压力与重力等直接作用，会导致裂缝，如土块压力、构造物自身的重力等。

在设计过程中，可以明确荷载，从而科学有效地进行把控。

在结构裂缝中，由直接应力产生的裂缝占1/4。

3 水工结构工程项目施工中裂缝的防治策略
3.1 严格控制施工的原材料
根据施工经验，严格管控施工原材料，在选取材料的过程中做到科学谨慎，是将水工结构大体积混凝土中裂缝控制在一定范围内的有效措施。

控制混凝土的配比，对提升混凝土质量有着重要的意义，因此要加强对混凝土材料配比比例的研究和控制。

因为泥沙、水泥、砂砾等是原材料的主要构成部分，所以在选取这些材料的过程中需要加强注意。

（1）要注意避免选择沙石中含泥量高的材质，这类材料不具备较好的性能，而且强度也比较弱；（2）在选取材料的过程中，应尽量选取砂砾较大的材质，一旦选取到砂砾较小材质，会造成使用量大并且产生大量热量，同时要选择收缩系数较小的材质，以降低混凝土的内部应力；（3）需要细致筛选各类添加剂。

总之，在选择原材料时要处处小心谨慎，从材料上控制裂缝的产生。

DOI:10.19537/ki.2096-2789.2020.14.071
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2020年第14期在选择原材料时，要尽量选择水泥含量比较少的混凝土，这样能够在一定程度上有效处理大量的水化热。

随着科学技术的快速发展，我国很多工程中都采取了混掺煤灰与矿渣的手段，以降低水热化的发生频率。

具体而言，在调配混凝土的过程中，需要结合工程的实际需求，适当增添相应的添加剂，从而有效增强混凝土的强度。

3.2 合理有效地控制温度
混凝土出现裂缝，温度的变化是一个重要的原因。

但是温度是一个变化较大的因素，很难随时对温度进行有效控制。

因此在控制温度时，一定要严格按照标准来执行，在进行混凝土浇筑前，要结合相关的数据，如体积等，计算出浇筑时能够达到的温度，从而实现对混凝土温度变动的有效控制。

3.3 把控施工进程
在施工的过程中没有正确操作，或者产生不恰当的行为，也会导致水工结构大体积混凝土裂缝，因此需要严格有效地控制施工的进程。

（1）在施工作业时间方面，应选择恰当的时间，避免选取在过冷或过热的时段进行施工，施工作业的时间最好选取在春秋季节。

（2）温差过大也容易导致裂缝，在施工过程中，采取分层浇筑或分块浇筑的办法来改善这一问题。

在浇筑过程中应避免中断，并在混凝土中设置冷却水管。

（3）在完成混凝土浇筑工作之后，应对表面及时进行潮湿保养工作，有效预防表面干裂破坏。

4 结束语
研究并分析水工结构工程裂缝出现的原因，对于促
进国家的发展进步有着重要的作用。

水工结构工程裂缝治理的关键仍然在于预防，同时后期也需要做好维护工作。

由于水工结构施工会被许多不确定因素所影响，在施工设计的过程中，预防措施方面难以保证周全，容易出现漏洞，因此需要在施工技术方面加强控制，以最大限度减少不确定因素对水工结构的设计和施工的影响，从而有效减少工程裂缝的产生。

在裂缝产生之后，要及时对其进行修补或加固，有效做好对裂缝的控制，使结构工程功能的发挥得以保证。

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Discussion on the Causes and Prevention of Cracks in Hydraulic Structure
Engineering
Abstract ：China's water conservancy engineering industry has made rapid progress with economic development, but there are also many problems in the development process. For example, during the construction of hydraulic structures, cracks will occur due to a variety of factors, affecting the construction. Safety and quality. Therefore, this paper mainly discusses the characteristics of cracks in hydraulic structural engineering, analyzes the causes of cracks in hydraulic structural engineering, and proposes certain prevention strategies to reduce the occurrence of cracks in the construction of hydraulic structural engineering and further promote the hydraulic engineering in China Development of the industry.Key Words ：hydraulic structure engineering, causes of crack, prevention and control measures
Xie Liangtao
(Yangtze River Survey, Planning, Design and Research Co., Ltd., Wuhan, Hubei 430010)
（上接第151页）4 结束语
建筑消防的施工质量监理是一项系统性的工作，需要在不断加强自身消防法律法规及技术规范的基础上，做好施工之前、施工过程中以及施工结束阶段的全过程的问题管控，才能不断提升消防监理的施工及监理质量，打造合格工程项目。

参考文献：
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