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摘要：水工结构与其相应河流的水利工程是一个系统的综合题，水工结构工作条件复杂，施工技术难度大（受水文、气象、地质、地形等复杂条件的影响）。大型水工结构不仅对社会、经济有很大影响，对自然环境、生态环境也会产生很大的影响。水工结构裂缝是一个普通存在而又难于解决的问题，对结构中常见的裂缝问题及其危害进行了讨论分析，并提出预防以及处理措施。
关键词：水利工程；结构裂缝；成因；处理
水工结构裂缝的存在和发展会使内部的钢筋等材料产生腐蚀、影响结构的整体性和建筑物安全。近代科学研究和大量时间证明，水工结构裂缝问题是难以完全避免的，但在一定的范围内事可以接受的。钢筋混凝土规范也明确规定：有些结构所在处的不同条件下，允许存在一定宽度的裂缝，但在施工中应该采取有效措施控制裂缝的数量的产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而保证工程质量。
裂缝产生的原因有很多种，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外荷载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用一起的裂缝等多种原因。本文将从水工混凝土结构方面诠释裂缝的形成原因及处理措施。
一、裂缝形成的原因
（一）裂缝的成因
1、温控不当引起的裂缝。温控措施对裂缝的产生影响非常大。温控措施一般包括：采用低热水泥、控制浇筑温度、采用水管冷却、合理组织施工、改善结构分缝以及加强早起养护与表面保护等。在浇筑过程中若采用高水化热的水泥或者浇筑温度过高、施工进度。施工间歇时间控制不当。坝体分缝不合理、早起养护和表面保护不及时，均易产生温度裂缝。另外，用于常态的混凝土坝，其实际库水温度一般比设计温度低，在运行过程中，坝体受拉应作用，易产生裂缝；而对于碾压混凝土坝，其水化热散发较慢，一般要经过5-10年时间，受水化热和外界温降作用，易产生裂缝。
2、基岩的约束裂缝。混凝土入仓温度及其水化热温度的作用下，内部温度很大，当混凝土因外界温降引起的收缩变形收到基岩的约束时，将会在混凝土内部出现很大的拉应力而产生约束裂缝，这种裂缝一般较深，将破坏结构的整体性，受混凝土的收缩程度。温差大小、温度变化速度、地基对结构的约束作用等因素影响。
3、基岩高差引起的裂缝。浇筑在高地相差较大的基岩面上的大体积水工混凝土结构易发生这种裂缝，主要是由于在混凝土浇筑后，内部温度较高，在外界温度降低过程中，混凝土结构受基岩约束作用，在基岩表面突变出产生应力集中而开裂。
4、寒潮引起的混凝土裂缝。在混凝土浇筑初期，水泥释放大量的水热化，若突遇寒潮，使混凝土表面温度骤降而产生很大的温降收缩，收到内部混凝土的约束，则产生很大的拉应力致使混凝土表面开裂，该种裂缝一般为表面浅层裂缝，一般发生在新浇筑的混凝土还未产生抗拉强度之前，由于温差而承受较高的内应力或约束应力；该裂缝的形成与浇筑块的尺寸及长宽比例有关，对于大体积的水工混凝土结构也是很危险的。
（二）施工
1、混凝土所处环境的湿度。混凝土具有湿涨干缩的特性。由于环境湿度小于混凝土温度而引起的混凝土干缩裂缝是非常常见的。这种干缩裂缝产生的原因是由于混凝土中的水由表及里向环境中失散，当混凝土内部水迁移速率小于表面失水速率，则在混凝土表面长生毛细管收缩应力，当这种力的作用超过了混凝土的抗拉强度时混凝土就出现裂缝。这种裂缝对混凝土的使用性能有比较大的影响。
2、混凝土的养护。混凝土的养护也是十分重要的，养护时间过短，很容易产生收缩裂缝。夏季在混凝土浇筑的初期一定要注意混凝土的表面养护。混凝土初凝之前出现泌水喝水份急剧蒸发，引起失水收缩，此时骨料与水泥之间也产生不均匀的收缩变形，其收缩量可达1%左右。在混凝土表面上，特别在抹压不及时和养护不良的部位出现龟裂，宽度达1-2mm。有些露天结构建筑物尽管当地湿度很大，但是由于风力影响，加速了混凝土水分的蒸发速度，亦即增加干缩速度，容易引起早起表面裂缝。
上述产生裂缝原因的分析可得知，混凝土开裂的原因有些作用较清楚，且理论依据比较成熟，同时也得到了工程实践的证明。但有些混凝土裂缝产生的原因或诸多相互关联的因素及机理还有待进一步的完善。
3、材料
1）混凝土的密实度。混凝土的密实度对于其抗裂缝性影响十分的显著。混凝土密实度低，易受其周围有害介质的侵蚀，在混凝土内产生体积膨胀的产物，从而使混凝土开裂。
混凝土的密实性的一个重要体现是其影响混凝土的渗透性及抗侵蚀性，即外界侵蚀性物质侵入混凝土内部的速度。如果混凝土的密实性很差，那么外界侵蚀性物质侵入的速度很快，从而使混凝土迅速劣化，导致混凝土的强度等学性能的降低，在承受能力作用时很容易开裂。
2）混凝土所处环境中有害介质的浓度。由于坏境中侵蚀介质的作用而使混凝土产生裂缝的主要原因是，混凝土中形成了膨胀性的产物，导致混凝土开裂，这样的侵蚀介质包括硫酸盐和某些盐类。
二、裂缝处理措施
（一）表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及伸进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆，环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同事为了防止混泥土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
（二）灌浆、嵌缝封堵法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到丰都加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙然酸酯、聚氨酯等化学材料。
嵌缝法师裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
三、结论
水工混凝土结构多处于恶劣的环境中，受泥沙、水流、物理、化学、气温等影响因素颇多，裂缝的影响尤为显著，因此要对水工混凝土结构裂缝进行认真分析、研究，根据裂缝的不同情况，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证水工结构安全、稳定地运行。
参考文献：
[1]《土木工程概论》 第7章水工结构工程。
[2]郑永杰 辛宝美 蒋殿顺 水工混凝土结构裂缝成因预防和处理的一般方法
[3]王洪波 荷载对水工混凝土结构裂缝成因的影响研究
关键词：水利工程；结构裂缝；成因；处理
水工结构裂缝的存在和发展会使内部的钢筋等材料产生腐蚀、影响结构的整体性和建筑物安全。近代科学研究和大量时间证明，水工结构裂缝问题是难以完全避免的，但在一定的范围内事可以接受的。钢筋混凝土规范也明确规定：有些结构所在处的不同条件下，允许存在一定宽度的裂缝，但在施工中应该采取有效措施控制裂缝的数量的产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而保证工程质量。
裂缝产生的原因有很多种，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外荷载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用一起的裂缝等多种原因。本文将从水工混凝土结构方面诠释裂缝的形成原因及处理措施。
一、裂缝形成的原因
（一）裂缝的成因
1、温控不当引起的裂缝。温控措施对裂缝的产生影响非常大。温控措施一般包括：采用低热水泥、控制浇筑温度、采用水管冷却、合理组织施工、改善结构分缝以及加强早起养护与表面保护等。在浇筑过程中若采用高水化热的水泥或者浇筑温度过高、施工进度。施工间歇时间控制不当。坝体分缝不合理、早起养护和表面保护不及时，均易产生温度裂缝。另外，用于常态的混凝土坝，其实际库水温度一般比设计温度低，在运行过程中，坝体受拉应作用，易产生裂缝；而对于碾压混凝土坝，其水化热散发较慢，一般要经过5-10年时间，受水化热和外界温降作用，易产生裂缝。
2、基岩的约束裂缝。混凝土入仓温度及其水化热温度的作用下，内部温度很大，当混凝土因外界温降引起的收缩变形收到基岩的约束时，将会在混凝土内部出现很大的拉应力而产生约束裂缝，这种裂缝一般较深，将破坏结构的整体性，受混凝土的收缩程度。温差大小、温度变化速度、地基对结构的约束作用等因素影响。
3、基岩高差引起的裂缝。浇筑在高地相差较大的基岩面上的大体积水工混凝土结构易发生这种裂缝，主要是由于在混凝土浇筑后，内部温度较高，在外界温度降低过程中，混凝土结构受基岩约束作用，在基岩表面突变出产生应力集中而开裂。
4、寒潮引起的混凝土裂缝。在混凝土浇筑初期，水泥释放大量的水热化，若突遇寒潮，使混凝土表面温度骤降而产生很大的温降收缩，收到内部混凝土的约束，则产生很大的拉应力致使混凝土表面开裂，该种裂缝一般为表面浅层裂缝，一般发生在新浇筑的混凝土还未产生抗拉强度之前，由于温差而承受较高的内应力或约束应力；该裂缝的形成与浇筑块的尺寸及长宽比例有关，对于大体积的水工混凝土结构也是很危险的。
（二）施工
1、混凝土所处环境的湿度。混凝土具有湿涨干缩的特性。由于环境湿度小于混凝土温度而引起的混凝土干缩裂缝是非常常见的。这种干缩裂缝产生的原因是由于混凝土中的水由表及里向环境中失散，当混凝土内部水迁移速率小于表面失水速率，则在混凝土表面长生毛细管收缩应力，当这种力的作用超过了混凝土的抗拉强度时混凝土就出现裂缝。这种裂缝对混凝土的使用性能有比较大的影响。
2、混凝土的养护。混凝土的养护也是十分重要的，养护时间过短，很容易产生收缩裂缝。夏季在混凝土浇筑的初期一定要注意混凝土的表面养护。混凝土初凝之前出现泌水喝水份急剧蒸发，引起失水收缩，此时骨料与水泥之间也产生不均匀的收缩变形，其收缩量可达1%左右。在混凝土表面上，特别在抹压不及时和养护不良的部位出现龟裂，宽度达1-2mm。有些露天结构建筑物尽管当地湿度很大，但是由于风力影响，加速了混凝土水分的蒸发速度，亦即增加干缩速度，容易引起早起表面裂缝。
上述产生裂缝原因的分析可得知，混凝土开裂的原因有些作用较清楚，且理论依据比较成熟，同时也得到了工程实践的证明。但有些混凝土裂缝产生的原因或诸多相互关联的因素及机理还有待进一步的完善。
3、材料
1）混凝土的密实度。混凝土的密实度对于其抗裂缝性影响十分的显著。混凝土密实度低，易受其周围有害介质的侵蚀，在混凝土内产生体积膨胀的产物，从而使混凝土开裂。
混凝土的密实性的一个重要体现是其影响混凝土的渗透性及抗侵蚀性，即外界侵蚀性物质侵入混凝土内部的速度。如果混凝土的密实性很差，那么外界侵蚀性物质侵入的速度很快，从而使混凝土迅速劣化，导致混凝土的强度等学性能的降低，在承受能力作用时很容易开裂。
2）混凝土所处环境中有害介质的浓度。由于坏境中侵蚀介质的作用而使混凝土产生裂缝的主要原因是，混凝土中形成了膨胀性的产物，导致混凝土开裂，这样的侵蚀介质包括硫酸盐和某些盐类。
二、裂缝处理措施
（一）表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及伸进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆，环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同事为了防止混泥土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
（二）灌浆、嵌缝封堵法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到丰都加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙然酸酯、聚氨酯等化学材料。
嵌缝法师裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
三、结论
水工混凝土结构多处于恶劣的环境中，受泥沙、水流、物理、化学、气温等影响因素颇多，裂缝的影响尤为显著，因此要对水工混凝土结构裂缝进行认真分析、研究，根据裂缝的不同情况，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证水工结构安全、稳定地运行。
参考文献：
[1]《土木工程概论》 第7章水工结构工程。
[2]郑永杰 辛宝美 蒋殿顺 水工混凝土结构裂缝成因预防和处理的一般方法
[3]王洪波 荷载对水工混凝土结构裂缝成因的影响研究