水利工程中混凝土的裂縫成因及修補(bǔ)方法

摘要：水利工程項(xiàng)目中，常常要用到混凝土進(jìn)行施工，但在混凝土施工過(guò)程中常常也會(huì)遇到裂縫問題，裂縫的產(chǎn)生對(duì)混凝土的結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度都會(huì)造成巨大的影響，嚴(yán)重的會(huì)影響工程的質(zhì)量及壽命，所以在工程中要盡可能減少裂縫的產(chǎn)生。本文主要針對(duì)混凝土的裂縫成因進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)一些補(bǔ)救措施進(jìn)行了介紹，為水利工程建筑提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；成因；對(duì)策

中圖分類號(hào)： TV4

1混凝土裂縫的種類

混凝土的裂縫產(chǎn)生可以按深度劃分種類，也可以按開度變化來(lái)劃分，也可以按產(chǎn)生的原因來(lái)進(jìn)行劃分，本文分析的裂縫種類主要是按產(chǎn)生原因劃分的，主要有由溫度、干縮、鋼筋銹蝕、超負(fù)荷、堿骨料反應(yīng)及地基的沉降等原因產(chǎn)生的裂縫。

1.1溫度裂縫

溫度裂縫主要是由混凝土所處環(huán)境溫度變化及內(nèi)部的水化熱導(dǎo)致的溫度升高而引起的裂縫。在工程中，相對(duì)體積較大的混凝土澆筑完成后，由于水泥的水化熱，會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的溫度升高，但由于環(huán)境溫度低，當(dāng)水化熱完成后，混凝土?xí)a(chǎn)生降溫現(xiàn)象，此過(guò)程中會(huì)發(fā)生收縮，由于混凝土的拉伸變形同收縮變形互相約束，兩種力相互作用下就會(huì)產(chǎn)生裂縫的產(chǎn)生。另外由于施工季節(jié)的原因引起的內(nèi)外溫差過(guò)大，比如冰凍或烈日下曝曬后突然降雨，都會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部與外部的溫度差過(guò)大，表面溫度驟降而引起變形，外部變形受內(nèi)部的約束，也能引起裂縫的產(chǎn)生。

1.2干縮裂縫

干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土處于干燥的空氣中，由于在凝固的過(guò)程中混凝土表面的水分會(huì)散失掉，這樣會(huì)導(dǎo)致表面的體積縮小而產(chǎn)生變形，就是干縮，混凝土的干縮相對(duì)較慢，表面完成干縮而內(nèi)部卻沒有完成，這樣表面受內(nèi)部約束，導(dǎo)致表面產(chǎn)生干縮應(yīng)力，力的強(qiáng)度如果大于混凝土的抗力強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生裂縫，也就是干縮裂縫。

1.3鋼筋銹蝕裂縫

混凝土中的鋼筋如果保存不當(dāng)，長(zhǎng)期露在空氣中或儲(chǔ)存在含鹽堿物質(zhì)的附近，都會(huì)產(chǎn)生一定的銹蝕，而在澆筑前又不能很好的進(jìn)行表面處理，工程完工后，鋼筋會(huì)在混凝土中繼續(xù)發(fā)生銹蝕，由于銹蝕產(chǎn)生的體積會(huì)比原來(lái)增大幾倍，對(duì)周圍包裹的混凝土產(chǎn)生膨脹力，當(dāng)這個(gè)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

1.4堿骨料反應(yīng)裂縫

由于混凝土是由水泥加上一些砂石及外加劑構(gòu)成，這些構(gòu)成材料混在一起加上水的作用，會(huì)產(chǎn)生一些化學(xué)反應(yīng)，其中主要有堿——硅酸反應(yīng)和堿——碳酸鹽反應(yīng)，這些反應(yīng)都會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一些變化，如膨脹作用，使內(nèi)部的體積變大，大到一定程度就會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。比如活性SiO2以及變形石英等發(fā)生反應(yīng)，就會(huì)生成一種凝膠物質(zhì)，這種物質(zhì)具有一定的吸水性，反應(yīng)物數(shù)量達(dá)到一定級(jí)數(shù)，吸收的水分又足夠多，就會(huì)導(dǎo)致體積的大幅膨脹產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)裂縫。

1.5超負(fù)荷裂縫

當(dāng)工程中的混凝土受到重物的作用，其抗拉強(qiáng)度不足對(duì)抗重物的重力時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的結(jié)構(gòu)變化而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫就是超負(fù)荷裂縫。除了以上這些裂縫以外，由于地基的凍脹以及不均勻沉降也能產(chǎn)生一些其他的裂縫，這些也都是水利工程中比較常見的裂縫種類。

2混凝土裂縫形成的原因分析

2.1 設(shè)計(jì)方面的原因造成裂縫產(chǎn)生

這方面原因雖然不多，但在實(shí)際的施工中也占有一些比例，一些設(shè)計(jì)單位，由于在設(shè)計(jì)之前沒能對(duì)工程的地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)深入的勘察，對(duì)于地質(zhì)的評(píng)價(jià)及設(shè)計(jì)方案都缺乏科學(xué)性，在設(shè)計(jì)上具有一定的盲目性，調(diào)計(jì)粗糙，而在施工過(guò)程中又缺乏嚴(yán)格的監(jiān)理，導(dǎo)致工作隨意性大，變更設(shè)計(jì)的情況屢有發(fā)生，這些都會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。

2.2 施工方面的原因

由于施工水平及管理質(zhì)量的原因，導(dǎo)致施工操作不規(guī)范，工藝不能按計(jì)劃執(zhí)行，難以完成落實(shí)設(shè)計(jì)的水準(zhǔn)，比如原材料的計(jì)量、外加劑的摻加、用水量、混凝土澆筑時(shí)的振搗、脫模時(shí)間、養(yǎng)生以及特殊季節(jié)施工的保溫等等環(huán)節(jié)，如果不能按照施工的規(guī)程及要求進(jìn)行，就很可能導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

2.3材料方面的原因

這方面的原因?qū)е禄炷亮芽p產(chǎn)生實(shí)際工程中占有很大的比例，多數(shù)都是原材料的質(zhì)量差加上配比不合理的原因所致。比如水泥的標(biāo)號(hào)不當(dāng)，碎石、砂級(jí)配差以及水泥的用量，水的用量等都不能按照實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行，而是隨意配比。

3裂縫常見修補(bǔ)方法

混凝土產(chǎn)生裂縫以后，如果不至于影響工程質(zhì)量的情況下可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)，一是為了恢復(fù)其防水性和耐久性，避免進(jìn)一步受到侵蝕，加重裂縫，另一方面是為了結(jié)構(gòu)安全和整體的美觀。在修補(bǔ)時(shí)還要考慮成本的最低，合理確定修補(bǔ)范圍及規(guī)模。

3.1充填法

如果裂縫寬度大于0.5毫米，則可以采取此法，主要是用一些密封材料把裂縫進(jìn)行充填，一般是先沿裂縫處開槽，可以是U形也可以是V形，把充填材料灌至裂縫之中，常用的有水泥砂漿、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(jìn)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。

3.2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(xì)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(bǔ)。灌漿材料有水泥漿材、普通環(huán)氧漿材、彈性環(huán)氧漿材等。

3.3表面覆蓋法

對(duì)于一些寬度小于0.2毫米的微細(xì)裂縫，在實(shí)際修補(bǔ)時(shí)一般都采用現(xiàn)面覆蓋法，或者是把裂縫的部分涂上一層膜進(jìn)行覆蓋，或者是把混凝土表面都涂上進(jìn)行全覆蓋，經(jīng)過(guò)這種方法處理后，能大大提高混凝土的防水性能以耐久性。施工前要清除表面附著物，經(jīng)水沖洗后充分干燥，然后把表面的氣孔用樹脂充填，最后進(jìn)行表面涂覆用彈性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。

作者簡(jiǎn)介：周宏偉，本科學(xué)歷，公主嶺市二十家子水庫(kù)灌區(qū)管理局，助理工程師，研究方向：水利工程管理。