水利工程混凝土裂縫原因及對策分析

混凝土是由水泥、細骨料、粗骨料、水和外加劑按照一定比例拌和而成的非勻質(zhì)脆性材料，為工程中必不可少的建筑材料。

一、裂縫的種類

混凝土裂縫按深度不同分為表層裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫；按裂縫開度變化可分為死縫、活縫和增長縫；按產(chǎn)生原因分為干縮裂縫、塑性收縮裂縫、沉陷裂縫、溫度裂縫等。

1、干縮裂縫。干縮型裂縫主要出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護以后兩周左右。由于混凝土容易受到外界條件影響，在其硬化后，表面因為水分的蒸發(fā)，水分損失多，就會產(chǎn)生變形，從而導致干縮。當混凝土表面大面積的干縮變形被內(nèi)部約束后，而內(nèi)部的濕變化小，發(fā)生的變形也比較小，就會產(chǎn)生強大的拉力，從而造成混凝土表面的干裂。干縮裂縫呈平行狀或網(wǎng)狀，一般會在構(gòu)件短方向分布且出現(xiàn)在表面很淺的位置。

2、塑性收縮裂縫。塑性收縮裂縫發(fā)生在混凝土凝結(jié)之前。由于混凝土漿體中水分會流向表面，并且迅速蒸發(fā)，使得水分損失逐漸增加，造成急劇的體積收縮。而此時的混凝土還沒有形成一定強度，從而導致混凝土表面的裂縫。這種裂縫一般出現(xiàn)在刮風且風力較大與干熱的天氣中，該裂縫較淺，呈中間寬，兩端細且長短不一、連貫的狀態(tài)。

3、沉陷裂縫。沉陷裂縫主要是由于地基土質(zhì)的松軟且不勻或是回填土未經(jīng)夯實處理，建筑物在使用過程時被水長時間的浸泡而導致的不均勻沉降產(chǎn)生的。另外，模板支撐間的距離過大和模板的剛度不夠強等因素也會導致深陷裂縫，尤其是在冬天，模板支撐在凍土層上，由于天氣的影響，凍土層在解凍之后容易發(fā)生不均勻的沉降，這就會使混凝土產(chǎn)生裂縫。該裂縫一般為深進或貫穿性裂縫，它的走向與沉陷的情況相關。

4、溫度裂縫。溫度裂縫是因為混凝土內(nèi)外溫度的差異或季節(jié)變化時的氣溫差異過大而產(chǎn)生的。在混凝土澆筑過程中，水泥發(fā)生化學反應釋放出大量的熱，導致混凝土內(nèi)部的溫度上升并在之后下降。因為混凝土內(nèi)部散熱慢，表面散熱快，這樣就會形成溫差，從而使混凝土表面出現(xiàn)溫度應力，當混凝土的抗拉強度小于這種溫度應力就會產(chǎn)生裂縫。另外，在混凝土養(yǎng)護期間，若受到寒冷空氣的影響，也會使混凝土表面發(fā)生裂縫，雖然這種裂縫較淺，危害性較小，但是對其加強控制也非常重要。

二、裂縫形成的原因分析

混凝土裂縫形成的原因非常復雜，往往是多種不利因素綜合作用的結(jié)果。據(jù)有關統(tǒng)計，施工不規(guī)范造成的混凝土裂縫占80%左右，材料質(zhì)量差或配合比不合理產(chǎn)生的裂縫占15%左右，設計不當引起的裂縫可能占5%。

1、混凝土生產(chǎn)時原材料計量誤差大，尤其外加劑的摻加隨意性大，沒有根據(jù)砂、石料的實際含水率及時調(diào)整施工用水量，造成混凝土水灰比增大。此外，在混凝土運輸及泵送過程中加水的現(xiàn)象也比較普遍。

2、采用整體式鋼模板臺車施工，混凝土澆筑時不振搗或漏振，混凝土均質(zhì)性差。

3、夏季施工時砂、石料露天堆放，無切實有效的降溫措施，混凝土入模溫度高。冬季施工時采取的防寒保溫措施不力。

三、裂縫常見修補方法

裂縫修補除了以恢復防水性和耐久性為主要目的外，也可從結(jié)構(gòu)安全及美觀角度出發(fā)而進行修補。在滿足修補目的的前提下，還必須考慮經(jīng)濟性、明確修補范圍及修補規(guī)模等。

1、充填法

此法適合于修補較寬的裂縫（裂縫寬度大于0.5 mm）。具體做法是沿裂縫處鑿U形或V形槽，槽頂寬約10 cm，在槽中充填密封材料。充填材料可用水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、彈性環(huán)氧砂漿、聚合物水泥砂漿等。如果鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋已經(jīng)銹蝕，則將混凝土鑿除到能夠充分處理已經(jīng)生銹的鋼筋部分，將鋼筋除銹。然后進行防銹處理，再在槽中充填聚合物水泥砂漿或環(huán)氧樹脂砂漿等材料。對于活縫，沿裂縫走向開一個U形槽，槽底墊一層與混凝土不粘的材料，再填充彈性嵌縫材料，使其與槽兩側(cè)粘結(jié)。這樣嵌縫材料沿槽的整個寬度可自由變形，裂縫發(fā)生張拉變形時，不會把嵌縫材料拉開。

2、表面覆蓋法

這是一種在微細裂縫（一般寬度小于0.2 mm）的表面上涂膜，以提高其防水性及耐久性為目的的修補方法，分為涂覆裂縫部分及全部涂覆2種方法。這種方法的缺點是修補工作無法深入到裂縫內(nèi)部，對延伸裂縫難以控制其變化。表面覆蓋法所用材料視修補目的及其建筑物所處環(huán)境不同而異，通常采用彈性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。施工時，首先用鋼絲刷子將混凝土表面打毛、清除表面附著物，用水沖洗干凈后充分干燥，然后用樹脂充填混凝土表面的氣孔，再用修補材料涂覆表面。

3、注入法

注入法分為壓力注入法與真空吸入法2種。壓力灌漿法適用于較深較細的裂縫，而真空注入法是利用真空泵使縫內(nèi)形成真空，將漿材吸入縫內(nèi)，該法適用于各種表面裂縫的修補。灌漿材料有水泥漿材、普通環(huán)氧漿材、彈性環(huán)氧漿材等。

4、對約束性條件進行改善。改善約束性條件主要分為三個方面，一是合理的分清裂縫和板塊，二是盡量避免基礎起伏偏大，三是合理的安排施工，盡量不要把側(cè)面長期的暴露。此外，還應該加強混凝土的性能，提高混凝土防裂的功能，要對其加強養(yǎng)護。

（作者單位：162400黑龍江省泰來縣江橋鎮(zhèn)水利站）