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摘要：当前，在诸多的闸、生产桥、泵站、跌水、涵洞、倒虹吸、渡槽、防渗渠道水利工程中，由于混凝土难免受温、湿度变形的侵袭等一系列因素，混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝，甚至肉眼看不见(缝宽<0.5mm)。因为裂缝的存在破坏了结构的整体性，结构受力与变形会产生突变，使得结构开裂、不稳定甚至破坏，给结构的运行带来不确定性，而且易导致钢筋锈蚀，使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用。由此可见，分析在水利中混凝土裂缝产生的原因及采取质量控制措施，对水利工程标准化建设具有重要指导意义。
关键词：混凝土，裂缝，原因
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
一、水利工程中混凝土表面裂缝的危害
混凝土建筑物裂缝渗漏在水工建筑物各种损坏现象当中属于比较常见的一大病害，会使混凝土产生严重渗漏、裂缝，影响结构安全和正常使用及渗漏的结果，一方面在经受压力荷载和温度胀缩的反复作用下使裂缝逐步扩宽和发展；另一方面当水渗入混凝土内部后，使混凝土的碱度降低，使钢筋纯化膜遭受破坏，当水和空气同时期渗入，促使钢筋锈蚀，并可能由此导致混凝土结构物的破坏。混凝土裂缝的存在，导致水泥水化物中游离的氢氧化钙[Ca(OH)2]能吸收软土中的水和土孔隙中的二氧化碳，相互作用形成碳酸钙，这就是常说的混凝土碳化，混凝土碳化有混凝土“癌症”之说，碳化会使混凝土的碱度降低。同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱，当水和空气同时期渗入，钢筋就产生锈蚀。综上，混凝土的裂缝(蠕变)对钢筋混凝土结构具有重要意义，会切断结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的。轻则影响建筑物的外观和正常使用，重则造成坍塌事故。
二、混凝土裂缝的成因
1、原材料质量引起的裂缝。
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。
2、砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差，或砂颗粒过细，用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应。骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇，水、硅反应会生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，则构件产生爆裂状裂缝，在潮湿的地方较为多见。
3、拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。
4、施工违反操作规程。
常见因素有搅拌、运输时间过长、振捣不良、浇筑速度过快、塑性混凝土下沉、施工缝接茬处理不好、初期养护不当、早期受冻、钢筋骨架构造不当(主箍筋配置、主箍筋间距、主筋搭焊接锚固、辅筋和预埋件问题等)、乱踩配筋致使保护层减小、模型板刚度不足、;模板支架下沉或失稳、过早拆模等、其中多数属物理性缺陷。
5、温度变形。
混凝土具有热胀冷缩的性质，其线膨胀系数一般为1×10-5/℃。当环境温度发生变化时，就会产生温度变形，由此产生附加应力，當这种应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。
6、湿度变形。
混凝土在空气中结硬时，体积会逐渐减小，一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍，常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等，通常是因为养护不良造成。混凝土的收缩值一般为0.2‰~0.4‰。其发展规律是早期快，后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物，通常是每隔20~40m设置一道后浇带，或采用在混凝土中掺加微膨胀剂等，这样可基本解决混凝土的早期干缩。
三、水利施工中混凝土裂缝的预防措施
1、加强配合比的优化。混凝土配合比的设计不仅要满足结构设计提出的抗渗性、耐冻性等耐久性的要求，而且还要考虑结构设计未明确的其他耐久性要求。采集原材料进行试拌，尽可能地减少水泥用量，Ⅰ、Ⅱ级和Ⅲ级粉煤灰在细度、需水量比和烧失量等技术指标上有比较大的区别，添加Ⅰ级粉煤灰，严格控制水胶比，粗骨料应采用二级或多级级配，其松散堆积密度应大于1500kg/m3，紧密空隙率宜小于40%。掺入适量的粉煤灰不仅能降低成本，而且能提高混凝土的和易性、提高不透水、气性、抗硫酸盐性能和耐化学侵蚀性能、降低水化热，减少收缩，提高抗侵蚀具有良好的作用。
2、施工过程控制。第一，混凝土二次振捣施工工艺是一种简单高效的除混凝土沉缩裂缝的方法。机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小。振捣时间应根据机械性能决定，一般以5~5s/次为宜，能较好地消除粗骨料、钢筋下面的水膜，消除沉缩收缩量。第二，采用二次抹压技术可消除混凝土干缩、沉缩和塑性收缩产生的表面裂缝。此种裂缝是混凝土表面水分散失引起的，发生在混凝土加水至初凝的这段时间，消除此种裂缝应采用抹光机械经多次提浆、抹平，根据地坪的硬化情况，去掉圆盘，利用机械抹光机的抹刀进行3~5遍纵横方向收光，将极大地提高混凝土的平整度和表面强度。第三，控制内约束温度裂缝措施，主要控制混凝土内外温差、表面与外界温差，防止混凝土表面急剧冷却。混凝土产生裂缝的原因有多种，但根本原因是混凝土中的拉应力超过了混凝土的抗拉强度，在混凝土内部温度不断上升，在内外温差过大时，应根据本地实际情况，积极采取工程措施，加强测温和气温预报，做到防护及时。
3、防止干缩裂缝的措施。缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的抗渗性和耐久性，也会使大体积混凝土的表面裂缝发展成为更严重的裂缝。混凝土中水分存在于孔隙中，这些孔隙分布在水泥石、骨料及骨料与水泥石之间和钢筋与水泥石之间的交界处，产生湿胀干缩。应加强振捣使之密实，减少混凝土的离析和泌水，提高混凝土的泵送性能，提高混凝土的早期和后期强度，降低氯离子的渗透能力，可有效地控制混凝土湿胀干缩裂缝产生。
四、结语
在水利工程建设中，建筑物、构筑物以及各种设施的上部结构安全和防渗等主要由混凝土承担，良好质量既是施工的要求也是获得均匀密实混凝土的基本保证。因此，控制和减少混凝土中裂缝的数量和宽度，对提高混凝土结构的质量，进而实现水利工程建设安全起着极为重要的作用，必须应以足够的重视。
关键词：混凝土，裂缝，原因
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
一、水利工程中混凝土表面裂缝的危害
混凝土建筑物裂缝渗漏在水工建筑物各种损坏现象当中属于比较常见的一大病害，会使混凝土产生严重渗漏、裂缝，影响结构安全和正常使用及渗漏的结果，一方面在经受压力荷载和温度胀缩的反复作用下使裂缝逐步扩宽和发展；另一方面当水渗入混凝土内部后，使混凝土的碱度降低，使钢筋纯化膜遭受破坏，当水和空气同时期渗入，促使钢筋锈蚀，并可能由此导致混凝土结构物的破坏。混凝土裂缝的存在，导致水泥水化物中游离的氢氧化钙[Ca(OH)2]能吸收软土中的水和土孔隙中的二氧化碳，相互作用形成碳酸钙，这就是常说的混凝土碳化，混凝土碳化有混凝土“癌症”之说，碳化会使混凝土的碱度降低。同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱，当水和空气同时期渗入，钢筋就产生锈蚀。综上，混凝土的裂缝(蠕变)对钢筋混凝土结构具有重要意义，会切断结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的。轻则影响建筑物的外观和正常使用，重则造成坍塌事故。
二、混凝土裂缝的成因
1、原材料质量引起的裂缝。
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。
2、砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差，或砂颗粒过细，用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应。骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇，水、硅反应会生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，则构件产生爆裂状裂缝，在潮湿的地方较为多见。
3、拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。
4、施工违反操作规程。
常见因素有搅拌、运输时间过长、振捣不良、浇筑速度过快、塑性混凝土下沉、施工缝接茬处理不好、初期养护不当、早期受冻、钢筋骨架构造不当(主箍筋配置、主箍筋间距、主筋搭焊接锚固、辅筋和预埋件问题等)、乱踩配筋致使保护层减小、模型板刚度不足、;模板支架下沉或失稳、过早拆模等、其中多数属物理性缺陷。
5、温度变形。
混凝土具有热胀冷缩的性质，其线膨胀系数一般为1×10-5/℃。当环境温度发生变化时，就会产生温度变形，由此产生附加应力，當这种应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。
6、湿度变形。
混凝土在空气中结硬时，体积会逐渐减小，一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍，常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等，通常是因为养护不良造成。混凝土的收缩值一般为0.2‰~0.4‰。其发展规律是早期快，后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物，通常是每隔20~40m设置一道后浇带，或采用在混凝土中掺加微膨胀剂等，这样可基本解决混凝土的早期干缩。
三、水利施工中混凝土裂缝的预防措施
1、加强配合比的优化。混凝土配合比的设计不仅要满足结构设计提出的抗渗性、耐冻性等耐久性的要求，而且还要考虑结构设计未明确的其他耐久性要求。采集原材料进行试拌，尽可能地减少水泥用量，Ⅰ、Ⅱ级和Ⅲ级粉煤灰在细度、需水量比和烧失量等技术指标上有比较大的区别，添加Ⅰ级粉煤灰，严格控制水胶比，粗骨料应采用二级或多级级配，其松散堆积密度应大于1500kg/m3，紧密空隙率宜小于40%。掺入适量的粉煤灰不仅能降低成本，而且能提高混凝土的和易性、提高不透水、气性、抗硫酸盐性能和耐化学侵蚀性能、降低水化热，减少收缩，提高抗侵蚀具有良好的作用。
2、施工过程控制。第一，混凝土二次振捣施工工艺是一种简单高效的除混凝土沉缩裂缝的方法。机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小。振捣时间应根据机械性能决定，一般以5~5s/次为宜，能较好地消除粗骨料、钢筋下面的水膜，消除沉缩收缩量。第二，采用二次抹压技术可消除混凝土干缩、沉缩和塑性收缩产生的表面裂缝。此种裂缝是混凝土表面水分散失引起的，发生在混凝土加水至初凝的这段时间，消除此种裂缝应采用抹光机械经多次提浆、抹平，根据地坪的硬化情况，去掉圆盘，利用机械抹光机的抹刀进行3~5遍纵横方向收光，将极大地提高混凝土的平整度和表面强度。第三，控制内约束温度裂缝措施，主要控制混凝土内外温差、表面与外界温差，防止混凝土表面急剧冷却。混凝土产生裂缝的原因有多种，但根本原因是混凝土中的拉应力超过了混凝土的抗拉强度，在混凝土内部温度不断上升，在内外温差过大时，应根据本地实际情况，积极采取工程措施，加强测温和气温预报，做到防护及时。
3、防止干缩裂缝的措施。缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的抗渗性和耐久性，也会使大体积混凝土的表面裂缝发展成为更严重的裂缝。混凝土中水分存在于孔隙中，这些孔隙分布在水泥石、骨料及骨料与水泥石之间和钢筋与水泥石之间的交界处，产生湿胀干缩。应加强振捣使之密实，减少混凝土的离析和泌水，提高混凝土的泵送性能，提高混凝土的早期和后期强度，降低氯离子的渗透能力，可有效地控制混凝土湿胀干缩裂缝产生。
四、结语
在水利工程建设中，建筑物、构筑物以及各种设施的上部结构安全和防渗等主要由混凝土承担，良好质量既是施工的要求也是获得均匀密实混凝土的基本保证。因此，控制和减少混凝土中裂缝的数量和宽度，对提高混凝土结构的质量，进而实现水利工程建设安全起着极为重要的作用，必须应以足够的重视。