水工混凝土裂縫的成因與處理措施

偃師市水利局 崔軍偉

水工混凝土裂縫的成因與處理措施

偃師市水利局 崔軍偉

在許多現(xiàn)代水利工程建筑物中，大規(guī)模的鋼筋混凝土得到了應用。然而由于混凝土本身為透水介質，又受到自身特性、施工工藝、外部環(huán)境等諸多因素的影響，混凝土裂縫已成為一個客觀存在而又難以解決的問題。它對如重力壩、水閘、渡槽、涵洞等水利工程的正常運行產生了嚴重影響。因此，必須引起高度重視，積極采取措施加以預防和解決。

一、混凝土常見裂縫及預防措施

1.溫度裂縫。大體積混凝土澆筑后，由于水泥水化使混凝土內部溫度升高。當水化溫度升至高峰后，由于外界環(huán)境溫度較低，混凝土溫度便開始下降，降溫過程中混凝土發(fā)生收縮，當溫降收縮變形大于混凝土極限拉伸變形時，混凝土發(fā)生裂縫，這種裂縫通常稱為溫度裂縫。混凝土遭受寒潮侵襲或陽光暴曬后發(fā)生的裂縫屬此類裂縫。

常用的預防措施有：（1）選用低熱或中熱降的礦渣水泥、粉煤灰水泥。（2）減少水泥的用量，將水泥用量盡量控制在450kg/ m3以下。（3）降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。（4）改善骨料的級配，可采用二級配，同時摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量，降低水化熱。（5）改善混凝土的攪拌工藝，采用“二次風冷”新工藝減低混凝土的澆筑溫度。（6）盡量避免在極端天氣下施工。（7）延長澆筑后混凝土的保溫覆蓋時間，一般不少于14天。

2.干縮裂縫?；炷帘恢糜谖达柡偷目諝庵校蜃陨硭稚⑹?，其自身體積會縮小變形。由于干縮擴散速度比溫度擴散速度慢1000倍，混凝土表面已干縮，而其內部不縮，內部混凝土便對表面的混凝土起到約束作用，使混凝土表面產生干縮應力，當混凝土干縮應力大于抗拉強度時，混凝土就會產生干縮裂縫。

常用的預防措施有：（1）降低混凝土的單位用水量，選擇適宜收縮量的水泥（收縮率大?。旱V渣水泥＞普通水泥＞粉煤灰水泥）。（2）減少混凝土周圍約束，如減少混凝土的分倉長度，使混凝土內部應力充分釋放。（3）添加膨脹劑，使混凝土內部產生壓應力，部分抵消混凝土干燥而產生的拉應力。（4）采用二次振搗法加強混凝土密實度，同時對混凝土表面進行大規(guī)模、高強度的二次抹壓收光，提高混凝土的表面強度，防止表面水分散失。

3.鋼筋銹蝕裂縫。當混凝土中鋼筋發(fā)生銹蝕后，其銹蝕產生的體積比原來增大2～4倍，從而對周圍混凝土產生膨脹應力，當膨脹應力大于混凝土抗拉強度時，混凝土就會產生鋼筋銹蝕裂縫。

常用的預防措施有：（1）鋼筋原材料和加工后的半成品要架空放置和加蓋防水雨布，保護好鋼筋表面的氧化膜。（2）鋼筋安裝前，其表面必須潔凈、無污物，對已發(fā)生銹蝕的部位，必須用鋼絲刷和紗布打磨干凈。（3）降低混凝土的水灰比和增加混凝土的和易性。（4）振搗混凝土時，做到不漏振、不過振，以提高混凝土的致密性，減緩混凝土的碳化速度，使鋼筋有足夠長的時間不接觸空氣。

4.堿骨料反應裂縫。堿骨料反應是指混凝土空隙中水泥的堿性溶液與活性骨料（SiO2）反應，生成堿——硅酸凝膠。它吸水性很強，當反應物增加到一定數(shù)量，且有足夠的水時，就會在混凝土中產生膨脹作用，導致混凝土產生裂縫。

常用的預防措施有：（1）選擇優(yōu)質的骨料，砂料細度模數(shù)控制在2.4以上，含泥量控制在1%以內，碎石針片狀控制在10%以內，同時選擇低含堿量的水泥，加強水泥與骨料的膠結。（2）該種裂縫與鋼筋的限制有關，因此混凝土內要合理布筋，要控制鋼筋的應力不過高，直徑不過粗，設置構造鋼筋收縮裂縫分布均勻。

此外，混凝土裂縫還表現(xiàn)有超載裂縫、地基不均勻沉陷裂縫、地基凍脹裂縫等。

二、水工混凝土裂縫的處理措施

處理措施要根據(jù)裂縫的實際情況具體對待。對于死縫可以用剛性材料填充修補；對于活縫采用彈性材料修補；對于增長縫必須消除引發(fā)裂縫的因素。裂縫修補除了要恢復防水性和耐久性以外，還要兼顧安全性和美觀。當前常用的修補方法主要有以下3種。

1.充填法。適用寬度大于0.5mm的縫隙，施工時沿裂縫鑿成U形或V形槽，槽頂寬10cm，然后往槽中填充密封材料。通常選用按環(huán)氧樹脂∶聚硫橡膠∶水泥∶砂等于10∶3∶12.5∶28的比例制成的環(huán)氧樹脂砂漿。要注意從砂漿開始拌和到嵌入裂縫，必須在半小時內完成，同時要及時用毛氈、麻袋將嵌縫砂漿進行覆蓋，待完全初凝后，開始灑水養(yǎng)護。如果混凝土中的鋼筋已經銹蝕，則在嵌縫前應將混凝土鑿到能夠處理已經生銹鋼筋的部位，將鋼筋除銹，然后再充填嵌縫砂漿。

2.注入法。注入法可分為壓力注漿法（灌漿法）和真空吸入法兩種。注漿法使用于0.2mm～0.3mm的裂縫；真空吸入法則是利用真空泵使裂縫內形成真空，將漿材注入縫內，該法使用于各種表面裂縫的修補。注漿材料有水泥漿材、普通環(huán)氧漿材、彈性聚氨酯漿材、水溶性聚氨酯漿材等。施工時為確保漿液充滿裂縫，通常用到二次注漿法。

3.表面覆蓋法。一般適用于寬度為0.2mm以下的裂縫修補，可分為涂覆裂縫部分和全部涂覆兩種。根據(jù)建筑物所處的環(huán)境不同，通?？刹捎玫牟牧嫌袕椥酝磕し浪牧?，聚合物水泥膏，聚合物薄膜等。施工時用鋼刷將混凝土表面打毛，清除表面附著物，用水沖洗干凈后充分晾干，然后用樹脂充填混凝土表面氣孔，再用修補材料涂覆表面。此種方法缺點是無法深入裂縫內部，對延伸裂縫難以追蹤其變化。

另外根據(jù)工程的具體情況，還用到的修補方法有：結構加固法、混凝土置換法、電化學防護法等。