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摘要：水利工程是我国重要的民生工程，对人民群众生活质量以及生活水平的提升都有相当重要的作用，混凝土是水利工程施工的主要原材料，混凝土裂缝问题普遍存在于水利工程中，长期内没有得到有效的解决。这对水利工程整体质量的保障有极为不利的影响。本文首先对水利工程中混凝土裂缝产生的原因进行分析，然后在结合其中存在的问题提出合理化建议。
关键词：水利施工；混凝土裂缝；原因；预防措施
混凝土是一种非均质的脆性材料。硬化成型的混凝土受到混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题的影响而出现众多的微孔隙、气穴和微裂缝，也正是这些缺陷的存在才导致混凝土呈現出一种非均质的特性。微裂缝属于一种无害裂缝，不会对混凝土的使用功能造成危害。混凝土受到荷载以及防渗作用后会出现不断的扩展和连通现象，最终导致宏观裂缝的出现。
一、水利工程中混凝土裂缝产生的原因
1.水化热大，体积变化大
体积较大是混凝土的主要特征，热量是水泥水化不可避免的一种现象，在大体积的影响下不容易散发，进而导致体积出现较大的变化。混凝土在体积变化的基础上会受到一定的约束，这也是导致内应力产生的主要原因，其约束主要表现为以下两种形式。
（1）外部约束
岩石或者老混凝土都是混凝土的主要浇筑位置，外部岩石或者老混凝土的约束都会对混凝土的体积变化造成直接影响，初期阶段，混凝土体积受到水泥极具水化升温的影响会出现膨胀现象，同时保持在受压状态下。
弹性模量低，产生压应力很小是混凝土的显著特征。在后期阶段，水泥的水化热会逐渐减小，水化热量远远低于散热量，在温度降低以及体积收缩的背景下混凝土的受压状态会逐渐实现向受拉状态的转变，最终导致裂缝现象的出现。
（2）内部约束
内部水泥水化热不易散发，而表面的容易散发是导致混凝土出现内部温度高于表面温度的主要原因。在内部体积膨胀受表面约束处于受压状态下极易导致拉应力的产生，同时需要注意的是表面体积收缩受到内部约束也是在这种情况下出现，进而出现混凝土裂缝。
2.混凝土抗拉能力低
混凝土是脆性材料，抗压能力高，抗拉能力低。抗拉强度约为抗压强度的0.1倍；极限拉伸也很小，通常不足1×10-4。因此，水利工程中混凝土温度变形受约束时产生的拉应力很容易超过极限抗拉强度，而产生裂缝。本文将针对上述原因提出防裂措施。
二、水利工程中混凝土裂缝的预防措施
1.减小温度变形
（1）优化设计配合比，控制水泥水化热
①水泥的选择
由于矿物成分及掺加混合材料数量不同，水泥水化热差异较大。铝酸三钙、硅酸三钙含量高的，水化热也高；因此，为了降低水化热，减小体积变形，水利工程中混凝土一般不宜使用水化热高的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，应使用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥，如有条件，可适当掺加活性混合材料（例如粉煤灰）以降低水化热。例如安峰山水库除险加固工程采用沂州水泥厂水泥，掺I级粉煤灰，使水泥在进楼前温度不超过60℃，减小了温度变形。
②尽量节约水泥用量
水泥水化产生的热量是水利工程中混凝土温度变化而导致体积变化的主要根源，比干湿、化学变化引起的体积变化要大得多，因此应尽量降低水泥用量。在满足工程需要的情况下，尽量降低设计强度，以减小水泥用量。利用水利工程工期较长，充分利用混凝土后期增长的强度，采用较长的设计龄期。
水利工程的施工时间较长，有的长达几年，因此可采用较长龄期，所以常规龄期28d的设计强度就可降低，从而减少水泥用量。精心设计、调整混凝土的骨料粒径和级配，最大粒径越大，骨料的空隙率和比表面积越小，混凝土的水泥浆及水泥用量就越小。
③外加剂优选
混凝土外加剂已发展为混凝土不可缺少的一部分，夏季施工时，使用具有一定缓凝和能大幅度降低混凝土单位用水量的缓凝高效减水剂，能大量减少混凝土的总发热量降低混凝土的水化温升。例如安峰山水库除险加固工程采用高效减水剂，降低混凝土温度，减小温度变形。
（2）拌和制冷，控制出机口温度
主要技术要求。拌和制冷的主要目的是控制混凝土出机口温度，出机口温度按施工季节、浇筑区域、结构部位等确定。主体建筑物基础约束区重要结构部位混凝土除冬季12～2月可采用自然入仓外，其它季节一般出机口温度不超过7℃，脱离约束区的混凝土除11～3月采用自然入仓外，其它季节拌和楼出机口温度一般不超过14℃。拌和制冷工艺。制冷工艺的好坏极大影响混凝土的预冷和温升的控制效果。
（3）遮阳、覆盖与仓面喷雾调节环境温度，控制温升因拌和楼与施工场地有一定距离，在运输过程中应控制温升，可在车箱顶部设置遮阳蓬，供料线上覆盖遮阳板。为防止仓面混凝土温升过快，在浇筑过程中对入混凝土拌和物及浇筑层面进行覆盖保温，避免太阳直射。并喷雾降温，包括拌和楼前喷雾和仓面喷雾。
（4）混凝土通水冷却
施工初期通水主要作用是削减混凝土初期温度高峰，削减水利工程中混凝土内部的最高温度，使其最高温度不超过允许的最高值；中期通风是降温过程，削减混凝土内外温差，在冬季特别重要；后期通风主要是稳定混凝土内部温度，为接缝灌浆创造条件
（5）混凝土表面养护与保温
在混凝土浇筑完毕后，对表面应及时进行养护，在一定时间内保持适当的温度和湿度，造成混凝土良好的硬化条件，是保证混凝土强度增大、不发生干裂的必要措施。
2.消除或降低约束
（1）内部约束无法消除或降低。
（2）水利工程中，外部约束主要取决于基岩的弹性模量，弹性模量越高，约束程度越大。而要降低基岩的弹性模量是难以做到的。若要降低下层混凝土的弹性模量，可在其未充分硬化时浇筑。采用线胀系数小的骨料，避免体积变化过大。
（3）防止冻害裂缝的产生。因为环境的因素，水利工程中混凝土特别要防止冻害裂缝，一种是混凝土在凝结后未达到要求强度时发生冻结，结冰的膨胀将引起混凝土破裂并造成不可恢复的强度损失，另一种是交替冻融对硬化混凝土的破坏。例如松山堆石坝面板产生裂缝的主要原因是坝体内存有积水，冬季导致冻胀，将面板鼓起造成破坏。所以要防止渗水，其中包括水库的渗水及两边山体的渗水。
结语：
要防止水利工程中混凝土的裂缝，主要应使用水化热低的水泥，降低水泥用量，采用合理的施工方法，做好冷却和表面隔热，防止渗水，具体施工时，结合工程的实际情况，采用相适应的措施。
参考文献：
[1]王勇.水利施工中混凝土裂缝产生的原因和预防措施[J].水利技术监督，2015（1）：65-66.
[2]黄立华.试论水利施工中砼裂缝产生的原因及防治[J].商情，2012（41）：188-188.
关键词：水利施工；混凝土裂缝；原因；预防措施
混凝土是一种非均质的脆性材料。硬化成型的混凝土受到混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题的影响而出现众多的微孔隙、气穴和微裂缝，也正是这些缺陷的存在才导致混凝土呈現出一种非均质的特性。微裂缝属于一种无害裂缝，不会对混凝土的使用功能造成危害。混凝土受到荷载以及防渗作用后会出现不断的扩展和连通现象，最终导致宏观裂缝的出现。
一、水利工程中混凝土裂缝产生的原因
1.水化热大，体积变化大
体积较大是混凝土的主要特征，热量是水泥水化不可避免的一种现象，在大体积的影响下不容易散发，进而导致体积出现较大的变化。混凝土在体积变化的基础上会受到一定的约束，这也是导致内应力产生的主要原因，其约束主要表现为以下两种形式。
（1）外部约束
岩石或者老混凝土都是混凝土的主要浇筑位置，外部岩石或者老混凝土的约束都会对混凝土的体积变化造成直接影响，初期阶段，混凝土体积受到水泥极具水化升温的影响会出现膨胀现象，同时保持在受压状态下。
弹性模量低，产生压应力很小是混凝土的显著特征。在后期阶段，水泥的水化热会逐渐减小，水化热量远远低于散热量，在温度降低以及体积收缩的背景下混凝土的受压状态会逐渐实现向受拉状态的转变，最终导致裂缝现象的出现。
（2）内部约束
内部水泥水化热不易散发，而表面的容易散发是导致混凝土出现内部温度高于表面温度的主要原因。在内部体积膨胀受表面约束处于受压状态下极易导致拉应力的产生，同时需要注意的是表面体积收缩受到内部约束也是在这种情况下出现，进而出现混凝土裂缝。
2.混凝土抗拉能力低
混凝土是脆性材料，抗压能力高，抗拉能力低。抗拉强度约为抗压强度的0.1倍；极限拉伸也很小，通常不足1×10-4。因此，水利工程中混凝土温度变形受约束时产生的拉应力很容易超过极限抗拉强度，而产生裂缝。本文将针对上述原因提出防裂措施。
二、水利工程中混凝土裂缝的预防措施
1.减小温度变形
（1）优化设计配合比，控制水泥水化热
①水泥的选择
由于矿物成分及掺加混合材料数量不同，水泥水化热差异较大。铝酸三钙、硅酸三钙含量高的，水化热也高；因此，为了降低水化热，减小体积变形，水利工程中混凝土一般不宜使用水化热高的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，应使用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥，如有条件，可适当掺加活性混合材料（例如粉煤灰）以降低水化热。例如安峰山水库除险加固工程采用沂州水泥厂水泥，掺I级粉煤灰，使水泥在进楼前温度不超过60℃，减小了温度变形。
②尽量节约水泥用量
水泥水化产生的热量是水利工程中混凝土温度变化而导致体积变化的主要根源，比干湿、化学变化引起的体积变化要大得多，因此应尽量降低水泥用量。在满足工程需要的情况下，尽量降低设计强度，以减小水泥用量。利用水利工程工期较长，充分利用混凝土后期增长的强度，采用较长的设计龄期。
水利工程的施工时间较长，有的长达几年，因此可采用较长龄期，所以常规龄期28d的设计强度就可降低，从而减少水泥用量。精心设计、调整混凝土的骨料粒径和级配，最大粒径越大，骨料的空隙率和比表面积越小，混凝土的水泥浆及水泥用量就越小。
③外加剂优选
混凝土外加剂已发展为混凝土不可缺少的一部分，夏季施工时，使用具有一定缓凝和能大幅度降低混凝土单位用水量的缓凝高效减水剂，能大量减少混凝土的总发热量降低混凝土的水化温升。例如安峰山水库除险加固工程采用高效减水剂，降低混凝土温度，减小温度变形。
（2）拌和制冷，控制出机口温度
主要技术要求。拌和制冷的主要目的是控制混凝土出机口温度，出机口温度按施工季节、浇筑区域、结构部位等确定。主体建筑物基础约束区重要结构部位混凝土除冬季12～2月可采用自然入仓外，其它季节一般出机口温度不超过7℃，脱离约束区的混凝土除11～3月采用自然入仓外，其它季节拌和楼出机口温度一般不超过14℃。拌和制冷工艺。制冷工艺的好坏极大影响混凝土的预冷和温升的控制效果。
（3）遮阳、覆盖与仓面喷雾调节环境温度，控制温升因拌和楼与施工场地有一定距离，在运输过程中应控制温升，可在车箱顶部设置遮阳蓬，供料线上覆盖遮阳板。为防止仓面混凝土温升过快，在浇筑过程中对入混凝土拌和物及浇筑层面进行覆盖保温，避免太阳直射。并喷雾降温，包括拌和楼前喷雾和仓面喷雾。
（4）混凝土通水冷却
施工初期通水主要作用是削减混凝土初期温度高峰，削减水利工程中混凝土内部的最高温度，使其最高温度不超过允许的最高值；中期通风是降温过程，削减混凝土内外温差，在冬季特别重要；后期通风主要是稳定混凝土内部温度，为接缝灌浆创造条件
（5）混凝土表面养护与保温
在混凝土浇筑完毕后，对表面应及时进行养护，在一定时间内保持适当的温度和湿度，造成混凝土良好的硬化条件，是保证混凝土强度增大、不发生干裂的必要措施。
2.消除或降低约束
（1）内部约束无法消除或降低。
（2）水利工程中，外部约束主要取决于基岩的弹性模量，弹性模量越高，约束程度越大。而要降低基岩的弹性模量是难以做到的。若要降低下层混凝土的弹性模量，可在其未充分硬化时浇筑。采用线胀系数小的骨料，避免体积变化过大。
（3）防止冻害裂缝的产生。因为环境的因素，水利工程中混凝土特别要防止冻害裂缝，一种是混凝土在凝结后未达到要求强度时发生冻结，结冰的膨胀将引起混凝土破裂并造成不可恢复的强度损失，另一种是交替冻融对硬化混凝土的破坏。例如松山堆石坝面板产生裂缝的主要原因是坝体内存有积水，冬季导致冻胀，将面板鼓起造成破坏。所以要防止渗水，其中包括水库的渗水及两边山体的渗水。
结语：
要防止水利工程中混凝土的裂缝，主要应使用水化热低的水泥，降低水泥用量，采用合理的施工方法，做好冷却和表面隔热，防止渗水，具体施工时，结合工程的实际情况，采用相适应的措施。
参考文献：
[1]王勇.水利施工中混凝土裂缝产生的原因和预防措施[J].水利技术监督，2015（1）：65-66.
[2]黄立华.试论水利施工中砼裂缝产生的原因及防治[J].商情，2012（41）：188-188.