水工混凝土裂縫防治技術(shù)初探

王拉明

（鳳翔縣水土保持工作站 陜西 鳳翔 721400）

混凝土由于施工和本身變形，極易產(chǎn)生裂縫，使混凝土內(nèi)部的鋼筋材料裸露而產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力、耐久性和使用價值等。大量的混凝土工程實踐證明，只要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內(nèi)，對水工建筑物安全是不會產(chǎn)生不良影響的。因此，在施工中應(yīng)盡量采取有效措施避免或控制裂縫的產(chǎn)生，使結(jié)構(gòu)盡可能不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，尤其要盡量避免部分關(guān)鍵部位的裂縫，確保工程質(zhì)量。

1 水工混凝土裂縫成因

1.1 溫差引起的裂縫

溫差引起的裂縫一般發(fā)生在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)，呈縱橫交錯的不規(guī)則裂縫。其產(chǎn)生的原因主要有以下幾個方面。

⑴大體積混凝土水化反應(yīng)時釋放的大量水化熱得不到有效散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差較大，使混凝土的形變超過極限引起裂縫。

⑵當(dāng)局部存在約束時，混凝土熱脹冷縮所產(chǎn)生的體積變化受到了約束限制，在內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力。由于混凝土抗拉強度低，所以很容易被該溫度引起的拉應(yīng)力拉裂，從而產(chǎn)生裂縫。

⑶外部環(huán)境為暴曬或大風(fēng)氣候時，混凝土表面水分蒸發(fā)過快，造成混凝土內(nèi)部水化熱過高，澆筑數(shù)小時仍處于塑性狀態(tài)，易養(yǎng)護不到而產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

1.2 干縮引起的裂縫

干縮裂縫多表現(xiàn)為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細裂縫，寬度多在0.05mm～0.2mm之間。其產(chǎn)生主要歸結(jié)為混凝土在硬化的過程中，由于干縮需要發(fā)生的體積變形，當(dāng)受到約束時就會產(chǎn)生裂縫。這類裂縫的寬度有時會很大，甚至可能貫穿整個構(gòu)件。

1.3 塑性坍落引起的裂縫

對于厚度較大的構(gòu)件，比如輸水洞拱頂因局部超挖需增加襯砌厚度，混凝土坍落度出現(xiàn)差異時，砼澆筑后5天～7天左右會產(chǎn)生橫向裂縫。再若遇干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一，互不連貫狀態(tài)。該類裂縫的產(chǎn)生原因在于骨料選擇上，可能包括：

⑴砂和小石的含水率變化分別超過±0.5%和±0.2%。

⑵各種骨料的超遜徑、含泥量和砂的細度模數(shù)（2.4～3.0）超過規(guī)定值。

⑶骨料級配采用間斷級配，混凝土在運輸中骨料產(chǎn)生分離。

1.4 活性骨料引起的裂縫

活性骨料引起的裂縫一般導(dǎo)致混凝土脹裂而出現(xiàn)裂縫。即混凝土加水拌和后，水泥中的堿性物質(zhì)與活性骨料中活性氧化硅等起反應(yīng)，析出的膠狀堿。硅膠從周圍介質(zhì)中吸水膨脹，體積增大三倍，從而使混凝土脹裂產(chǎn)生裂縫。

1.5 構(gòu)件超載產(chǎn)生的裂縫

構(gòu)件超載產(chǎn)生的裂縫一般出現(xiàn)在構(gòu)件縱軸附近，呈垂直于縱軸或傾斜的裂縫，并向上、下方向延伸。出現(xiàn)的原因主要是因為構(gòu)件在超出設(shè)計的均布荷載或集中荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力彎矩，導(dǎo)致了垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫。當(dāng)構(gòu)件剪力作用較大時，將產(chǎn)生斜裂縫，并向上、下延伸。

1.6 鋼筋生銹引起的裂縫

此類裂縫多為縱向裂縫，且沿鋼筋的布置位置出現(xiàn)，表現(xiàn)為混凝土脹裂。其產(chǎn)生的原因包括以下幾點。

⑴當(dāng)鋼筋混凝土處于不利環(huán)境中（如侵蝕性水環(huán)境），由于混凝土保護層厚度有限，特別是當(dāng)混凝土密實性不良時，環(huán)境中的氯離子等將和溶于水中的氧致使混凝土中的鋼筋生銹，生成氧化鐵。氧化鐵的體積相較于原來金屬的體積要大得多，體積膨脹對周圍混凝土擠壓，使混凝土發(fā)生脹裂。

⑵施工不當(dāng)導(dǎo)致露筋，鋼筋生銹后引起混凝土脹裂。常見有以下幾種情況：澆筑混凝土?xí)r，鋼筋保護層墊塊發(fā)生位移或墊塊太少或漏放，致使鋼筋緊貼模板外露；構(gòu)件截面小，鋼筋過密，石子卡在鋼筋上，使水泥砂漿不能充滿鋼筋周圍，造成露筋；混凝土配合比不當(dāng)，產(chǎn)生離析，靠近模板的部位缺漿或模板漏漿；鋼筋保護層太小或因其振搗不實，振動棒撞擊鋼筋，使其位移，造成露筋；木模板未澆水濕潤，吸水粘結(jié)或脫模過早，拆模時缺棱、掉角等。

1.7 基礎(chǔ)不均勻沉陷產(chǎn)生的裂縫

地基的不均勻沉陷裂縫多為深進或貫穿性裂縫。其走向與沉陷情況有關(guān)，寬度往往與沉降量成正相關(guān),較大的沉陷裂縫發(fā)生時，往往會錯位。其發(fā)生原因為:

（1）混凝土基礎(chǔ)地質(zhì)構(gòu)造不同，沉降不一致。

（2）混凝土基礎(chǔ)在高填方上，未達到穩(wěn)定，或因回填土不實。

（3）混凝土基礎(chǔ)因降雨,部分浸入水中,造成不均勻沉降所致。

1.8 施工縫引起的裂縫

施工縫處理不當(dāng)而引起裂縫嚴(yán)重的常見原因。

(1)施工縫或變形縫未經(jīng)接縫處理，未清除表面水泥薄膜和松動石子，未除去軟弱混凝土層并充分濕潤就直接澆筑了混凝土。

(2)施工縫處鋸屑、泥土、磚塊等雜物未清除或未清除干凈。

(3)混凝土澆筑高差過大，未設(shè)串簡、溜槽，致使混凝土離析。

(4)底層交接處未灌接縫砂漿層，接縫處混凝土未很好振搗。

2 水工混凝土裂縫的防治

對水工混凝土裂縫，可以根據(jù)其產(chǎn)生的成因的不同，認真分析，區(qū)別對待，科學(xué)防治。設(shè)計中應(yīng)該明確混凝土施工溫度控制的具體要求和混凝土養(yǎng)護的基本要求，控制外加劑的品種和摻量，確?；炷潦湛s與膨脹相抵消；根據(jù)構(gòu)造要求情況配置必要的鋼筋限制裂縫的產(chǎn)生；按《規(guī)范》要求設(shè)置必要的變形縫。

2.1 混凝土配制拌和

配置大體積混凝土宜使用低水化熱水泥，如硅酸鹽水泥或普通硅酸水泥、礦渣水泥，此外可摻加膨脹劑、適量的粉煤灰等；還應(yīng)分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束。施工時要嚴(yán)格控制混凝土配合比，計量要準(zhǔn)確，特別是水灰比應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁?、混凝土部位不同，選定適宜值。骨料級配采用連續(xù)級配，控制含泥量和砂的細度模數(shù)符合規(guī)范規(guī)定。

在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應(yīng)盡可能的降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設(shè)計準(zhǔn)則，生產(chǎn)出“高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值”的抗裂混凝土。

嚴(yán)格控制混凝土純拌和時間。應(yīng)在澆筑混凝土前根據(jù)拌和機容量、設(shè)計最大骨料粒徑和坍落度要求，確定純拌和時間。監(jiān)理應(yīng)加強檢查，對混凝土拌和及配料不當(dāng)，或因拌和時間過長而報廢的混凝土應(yīng)棄置至指定場地。并根據(jù)建筑物的性質(zhì)、鋼筋含量、混凝土運輸、澆筑方法和氣候條件，盡量采用小的坍落度。

2.2 混凝土的澆筑施工

澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)保證鋼筋位置和保護層厚度正確，并加強檢查。鋼筋密集時，應(yīng)選用適當(dāng)粒徑的石子，保證混凝土配合比準(zhǔn)確和良好的和易性。澆筑高差超過2m時，應(yīng)用串筒或溜槽進行下料，以防離析。模板應(yīng)充分濕潤并認真堵好縫隙，正確掌握脫模時間，防止過早拆模，破壞棱角?；炷撂幱诓焕h(huán)境時，鋼筋表層涂刷防腐涂料。

混凝土振搗要密實，不能漏振、過振，拆模后要掛草簾或鋪草澆水養(yǎng)護保濕，以確保混凝土內(nèi)外溫差小于25°。夏季初凝15天，白天每隔2h～3h灑一次水；冬季，白天每隔4h～5h灑一次水，同時采取保溫措施。恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護不僅對防止早期表面裂縫很重要，其對混凝土后期強度的發(fā)展、混凝土的進一步成熟和耐久性等也同樣重要。

2.3 施工縫的合理設(shè)置

認真按施工驗收規(guī)范要求處理施工縫及變形縫表面，接縫處鋸屑、泥土磚塊等雜物應(yīng)清理干凈并洗凈。接縫處澆筑前應(yīng)先澆50mm～100mm厚原配合比無石子砂漿，以利結(jié)合良好，并加強接縫處混凝土的振搗密實。另外，當(dāng)混凝土澆筑高差大于2m時應(yīng)設(shè)置串筒或溜槽；縫隙夾層不深時，可將松散混凝土鑿去，洗刷干凈后，用1:2或1:2.5水泥砂漿填密實；縫隙夾層較深時，應(yīng)清除松散部分和內(nèi)部夾雜物，用壓力水沖洗干凈后支模，灌細石混凝土或?qū)⒈砻娣忾]后進行壓漿處理。

2.4 裂縫的補救加強

對已經(jīng)出現(xiàn)裂縫的水工混凝土，可以采取開槽、低壓注漿法、表面覆蓋法、結(jié)構(gòu)加固、混凝土置換、電化學(xué)防護、仿生自愈合法等修補方法，進行適當(dāng)修補，使其繼續(xù)發(fā)揮效益。

3 結(jié)論

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會降低建筑物的防滲能力，影響建筑物的使用壽命，而且會引起鋼筋的銹蝕，甚至破壞混凝土結(jié)構(gòu)，影響建筑物的承載能力，處理時費工費時增加成本，增加施工期。因此，在澆筑混凝土前，應(yīng)根據(jù)工地施工條件、方法和氣溫，充分論證基礎(chǔ)穩(wěn)定性、骨料活性、構(gòu)件超載等，并分析化驗混凝土所處水環(huán)境有無有害成分等，擬定有針對性的措施，提前預(yù)防裂縫產(chǎn)生。對于已產(chǎn)生的裂縫則應(yīng)認真研究，采用合理的方法進行處理，確保工程質(zhì)量，最大程度地費省效宏。陜西水利