水工混凝土裂縫產(chǎn)生原因及處理辦法

任延雷 任承捷

混凝土在現(xiàn)代各類工程建設(shè)中起著不可替代的作用，是現(xiàn)代物質(zhì)文明發(fā)展的一個重要標志。但是由于混凝土施工過程中環(huán)境多變，施工影響因素多，致使混凝土構(gòu)件受到不同程度的損傷，使?jié)沧⒑没蛘谑褂玫幕炷翗?gòu)件出現(xiàn)裂縫，繼而出現(xiàn)裂縫開展、水氣侵入裂縫、凍融變化、鋼筋銹蝕等狀況，危及混凝土構(gòu)件的安全。下面就水工混凝土裂縫產(chǎn)生原因及處理辦法談一些看法。

一、水工混凝土裂縫的種類

水工混凝土是一種特殊受力環(huán)境下的構(gòu)造物。它不只受到風吹雨打、太陽照射、環(huán)境潮濕的影響，還受到水中環(huán)境的影響。所以水工混凝土構(gòu)件的要求很嚴格，一般情況下不允許出現(xiàn)裂縫，更不允許出現(xiàn)貫穿性裂縫。水工混凝土裂縫的種類按裂縫的方向、形狀可劃分為水平裂縫、垂直裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫以及放射狀裂縫等；按裂縫深度可劃分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫。

二、水工混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

1.水工混凝土多為少筋混凝土，水工混凝土施工時，由于混凝土體積大，內(nèi)部產(chǎn)生大量的水化熱得不到充分散發(fā)，導致混凝土內(nèi)外溫差較大，使混凝土變形產(chǎn)生裂縫。

2.混凝土在硬化的過程中，干縮引起的體積變形受到約束時會產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的寬度有時會很大，甚至會貫穿整個構(gòu)件。

3.在厚度較大的構(gòu)件中，由于混凝土的塑性塌落而引起裂縫。

4.當構(gòu)件受到約束時，因溫度變化產(chǎn)生溫度應(yīng)力使混凝土產(chǎn)生裂縫。

5.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，體積可增大3倍，從而使?jié)沧⒑玫幕炷馏w積膨脹產(chǎn)生裂縫。

6.氣溫高時澆注混凝土，由于蒸發(fā)過快，造成混凝土內(nèi)部水化熱過多，在混凝土澆注數(shù)小時后仍處于塑性狀態(tài)，在這種狀態(tài)下混凝土極易產(chǎn)生塑性收縮變形，使混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。

7.構(gòu)件超載裂縫。混凝土構(gòu)件在吊裝過程中超載，構(gòu)件受到的集中荷載或均勻荷載超過了設(shè)計值，使構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力彎矩，出現(xiàn)垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫；或是在安裝過程中，構(gòu)件在較大剪力作用下，產(chǎn)生斜裂縫，并向上、下延伸。

8.建筑物基礎(chǔ)處理不好，會產(chǎn)生不均勻沉陷，也有可能產(chǎn)生裂縫。隨著沉陷的發(fā)展，裂縫會不斷擴大。

9.當鋼筋混凝土處于不利環(huán)境中，因混凝土保護層厚度有限，或保護層被銹蝕剝落，構(gòu)件鋼筋外露受到銹蝕，酸堿離子或溶于水中的氧、氫氧離子使混凝土中的鋼筋產(chǎn)生銹蝕，受力斷面減小。特別是鋼筋混凝土的鋼筋在氧化過程中，生成氧化鐵，由于氧化鐵的體積比原來金屬的體積大的多，鐵銹體積膨脹，對周圍混凝土擠壓，造成混凝土脹裂。

三、水工混凝土裂縫的防治措施

為確保水工混凝土穩(wěn)定安全可靠，必須從水工建筑物的設(shè)計、施工兩個方面入手抓好防治混凝土裂縫的各項工作，嚴防水工混凝土出現(xiàn)裂縫。如果建筑物中的水工混凝土構(gòu)件很重要，特別是那些受交變應(yīng)力作用的部位，應(yīng)該拆除、重建，以達到設(shè)計要求。

1.水工建筑物要由有相應(yīng)設(shè)計資質(zhì)的設(shè)計單位設(shè)計，堅決杜絕無證設(shè)計。設(shè)計單位應(yīng)該掌握該建筑物所有設(shè)計資料（地質(zhì)、氣象、建筑物材料等），才能進行設(shè)計。

2.設(shè)計單位應(yīng)該明確水工混凝土的施工條件，混凝土制作場地必須進行硬化，克服運輸?shù)跹b產(chǎn)生的構(gòu)件損傷?；炷林谱鳜F(xiàn)場必須風、水、電條件齊全，保證混凝土澆注時，能夠有效控制混凝土的溫度。水工混凝土施工中，常要摻入外加劑，外加劑的品種和數(shù)量在設(shè)計中要有嚴格的要求，確?；炷潦湛s與膨脹相抵消。按《規(guī)范》要求在設(shè)計時設(shè)置必要的變形縫。

3.水工混凝土配合比設(shè)計時，要委托有資質(zhì)的試驗室進行混凝土配合比試配。在混凝土具有良好工作性能的情況下，應(yīng)盡可能地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）和“一高”（高粉煤灰摻量）的設(shè)計準則，生產(chǎn)出“高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值”的抗裂混凝土。

4.混凝土澆注時振搗要密實，構(gòu)件拆模后要覆蓋草簾或鋪草澆水養(yǎng)護保濕?；炷恋酿B(yǎng)護不僅對防止早期表面裂縫很重要，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。

5.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，以減少因溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的大體積混凝土裂縫。同時要覆蓋塑料薄膜和草袋，以確?；炷羶?nèi)外溫差小于25℃。在設(shè)計大體積混凝土工程時，要根據(jù)工程情況進行裂縫計算，并做限制裂縫開展的計算，根據(jù)混凝土構(gòu)造要求配置必要的構(gòu)造筋，在滿足構(gòu)造要求的同時限制裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展。在設(shè)計承受滲透壓力大的混凝土結(jié)構(gòu)（如混凝土閘門）時，要進行混凝土抗裂設(shè)計，選用抗裂性強的鋼筋構(gòu)造（如混凝土鋼絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)），確保混凝土結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)裂縫。

6.根據(jù)《規(guī)范》要求，要注意采用新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)備，通過原材料的選用和控制來達到設(shè)計要求。在設(shè)計時要選用堿活性小的砂石骨料，同時注意選用低堿或無堿外加劑以及合適的摻和料來抑制堿性骨料反應(yīng)。

7.泵送混凝土要摻加泵送劑，以滿足混凝土的和易性及可泵性。在滿足其可泵性的同時，應(yīng)盡量減小出機時的坍落度，降低砂率，并嚴格控制骨料的含泥量。

8.在高溫季節(jié)施工時，要嚴格控制混凝土的施工溫度，減少混凝土的溫度回升。

四、水工混凝土工程檢驗

混凝土構(gòu)件安裝就位前要進行嚴格的檢查，檢查構(gòu)件是否有破損及裂縫。如果構(gòu)件達不到設(shè)計要求，出現(xiàn)危及建筑物安全的裂縫，應(yīng)堅決不予使用。如果是大體積混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，要進行超聲波儀器探測，由專家判定裂縫性質(zhì)，并找出造成混凝土產(chǎn)生裂縫的原因。大體積混凝土局部出現(xiàn)的不危及安全的裂縫，經(jīng)過技術(shù)處理，可以使用。

五、水工混凝土裂縫的修補方法

1.開槽法修補裂縫。裂縫不深的混凝土構(gòu)件可采用環(huán)氧樹脂填補處理。環(huán)氧樹脂成分比例為環(huán)氧樹脂∶聚硫橡膠∶水泥∶砂=10∶3∶12.5∶28。首先將砂、水泥按比例配好攪拌均勻，再摻入按配比拌勻的環(huán)氧樹脂、聚硫橡膠，并進行攪拌，最后用少量的丙酮將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度。將改性環(huán)氧樹脂砂漿及時嵌入混凝土鑿槽內(nèi)，在2h內(nèi)用毛氈、麻袋覆蓋，待完全初凝后，開始用水養(yǎng)護。

2.低壓注漿法修補裂縫。低壓注漿法適用于寬度為0.2～0.3mm的混凝土裂縫。修補工序如下：裂縫清理→試漏→配制注漿液→壓力注漿→二次注漿→清理表面。

當裂縫數(shù)量較多時，先要在裂縫位置上貼醫(yī)用白膠布，再用窄毛刷沾漿沿裂縫來回涂刷封縫，使裂縫封閉。大約10min后，揭去膠布條，露出小縫。固化后周邊可能有裂口，必須反復(fù)用漿補上，避免漏漿。注漿操作一般在粘嘴的第二天進行，若氣溫較高，半天就可注漿。操作時先用補縫器將漿液壓入裂縫，并堵上鋁鉚釘。為了保證漿液充滿，在注漿后約0.5h可以對每個注漿嘴再次補漿。

3.表面浸刷覆蓋法修補裂縫。水工混凝土構(gòu)件常在水壓滲透環(huán)境中進行使用，表面常有混凝土干縮造成的細微裂縫（寬度一般小于0.2mm）。這種裂縫淺，深度未達到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，是一種不透水的裂縫。為了限制這種裂縫的開展，在構(gòu)件表面浸刷涂抹加溫后的環(huán)氧樹脂配置液，使環(huán)氧樹脂液浸入細微裂縫中，限制裂縫的開展，提高擋水建筑物的防滲性能。

六、結(jié)語

裂縫是水工混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，會引起鋼筋的銹蝕和混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響水利工程的安全使用，因此要對混凝土裂縫進行認真研究、區(qū)別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證水利工程和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作■