淺析水利工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及其防治措施

高莉

【摘 要】目前，水利工程絕大部分是由預(yù)制混凝土構(gòu)件現(xiàn)場拼裝或混凝土現(xiàn)澆完成的，而混凝土預(yù)制構(gòu)件和現(xiàn)澆混凝土，由于種種原因，在施工過程中或建成以后會出現(xiàn)各種裂縫，而這些裂縫會不同程度地影響水利工程的使用功能，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p毀。對此，務(wù)必引起我們高度重視，認(rèn)真分析裂縫成因，并研究制定出有效的防治措施來。

【關(guān)鍵詞】混凝土裂縫；溫度裂縫；防治措施

混凝土是水利工程中極其重要而常用的材料，但由于混凝土是一種由砂石、水泥、水及外加劑等混合而成的非勻質(zhì)材料，在凝結(jié)硬化過程中和工程建成投入使用后，很容易因砼干縮、氣溫變化、不均勻沉降等種種原因而發(fā)生各種裂縫，從而不同程度地影響水利工程的正常使用，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重毀壞。對此，我們應(yīng)認(rèn)真分析裂縫成因，并研究制定出有效的防治措施來。

1 水利工程混凝土結(jié)構(gòu)塑性收縮裂縫成因及防治措施

塑性收縮裂縫是指在混凝土澆筑后、終凝前，其表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮，主要原因是：終凝前，由于高溫或較大風(fēng)力影響，其表面水分蒸發(fā)過快，造成內(nèi)部毛細(xì)管中產(chǎn)生較大負(fù)壓而使其體積急劇收縮，因而在混凝土表面產(chǎn)生龜裂，這在表面積較大的薄殼、筏板基礎(chǔ)、壩身等上面較為常見。防治措施：一是，選用收縮量較小的水泥，如礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等，并減少水泥用量，摻加適量優(yōu)質(zhì)粉煤灰；二是，嚴(yán)格控制水灰比，摻加高效減水劑，以增加混凝土的塌落度，減少水泥用量和用水量；三是，在澆筑混凝土前，必須將基層或模板均勻澆水濕潤；四是，澆搗完畢應(yīng)及時(shí)用塑料薄膜或草簾將混凝土表面覆蓋，澆水養(yǎng)護(hù)7～14天；五是在高溫和大風(fēng)天氣，必須設(shè)置遮陽和擋風(fēng)設(shè)施，防護(hù)其表面，并及時(shí)保濕養(yǎng)護(hù)。

2 水利工程混凝土結(jié)構(gòu)干縮裂縫成因及防治措施

干縮裂縫常出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，或混凝土振搗結(jié)束、終凝后，其產(chǎn)生原因主要是混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)快慢不同，導(dǎo)致變形不同：混凝土表面水分蒸發(fā)較快、收縮變形較大，而內(nèi)部水分蒸發(fā)較慢、變形較小，表面干縮又受到混凝土內(nèi)部約束，因而產(chǎn)生干縮裂縫。防治措施：一是，選用干縮值較小的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥；二是，控制好水灰比，摻加優(yōu)質(zhì)粉煤灰和高效減水劑，以減少水泥用量和混凝土干縮值；三是，嚴(yán)格控制混凝土施工配合比，特別是砂率不能太大，因?yàn)樯奥蚀罅藭黾踊炷恋母煽s值；四是，加強(qiáng)混凝土的早期保濕養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間；五是，如果混凝土結(jié)構(gòu)長度較大（如大壩、大橋、水渠等）時(shí)，應(yīng)按規(guī)定在其長度方向設(shè)置伸縮縫或后澆帶。

3 水利工程混凝土結(jié)構(gòu)沉陷裂縫成因及防治措施

沉陷裂縫的產(chǎn)生主要是由于地基土質(zhì)不均勻，或因回填土夯填不實(shí)，或地基進(jìn)水后造成不均勻沉降，或因?yàn)槟０鍎偠炔蛔恪⒛０逑卤砻嬷伍g距過大或支撐底部地基土松軟，導(dǎo)致發(fā)生不均勻下沉等，特別是在冬期施工時(shí)，如模板支撐在凍土層上，凍土融化后支撐發(fā)生不均勻下沉，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。這種沉陷裂縫大多為貫通性裂縫，對結(jié)構(gòu)承載力和耐久性危害極大。防治措施：一是，在架設(shè)模板立柱前，務(wù)必對松軟地基土、填土地基進(jìn)行認(rèn)真的夯實(shí)和加固處理，并在立柱下加設(shè)厚度不小于5厘米的通長墊板；二是，要確保模板及其立柱支撐有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，對大跨度現(xiàn)澆梁或水渠、渡槽的模板和立柱支撐，還應(yīng)通過承載力和剛度計(jì)算后，方可確定其板厚、立柱斷面尺寸和間距，而且立柱間還應(yīng)設(shè)置水平和垂直支撐；三是，要防止在混凝土澆筑過程中地基土被水浸泡，使地基和支撐發(fā)生不均勻下沉；四是要按規(guī)定時(shí)間拆除模板和支撐，而且要注意拆模順序，切忌野蠻拆模、猛撬重敲；五是如果在凍土上架設(shè)模板立柱，務(wù)必采取有效的加固和預(yù)防措施，防止因凍土融化而發(fā)生不均勻沉降。

4 水利工程混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫成因及防治措施

溫度裂縫大多發(fā)生在大面積和大體積結(jié)構(gòu)表面，或晝夜溫差較大的地區(qū)或季節(jié)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷翝仓?，在其硬化過程中，由于水泥的水化熱在混凝土內(nèi)部大量積聚而不易散發(fā)出去，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，形成混凝土內(nèi)外較大溫差，使混凝土表面產(chǎn)生很多不規(guī)則裂縫，這就是常見的混凝土溫度裂縫。防治措施：一是，盡量選用低水化熱或中低水化熱水泥，比如礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥；二是，減少水泥用量，摻加適量優(yōu)質(zhì)粉煤灰，既可節(jié)省水泥、減少水化熱積聚又可減少用水量和減少塑性收縮值；三是，降低水灰比，將水灰比控制在0.55以下；四是，改善混凝土配合比中骨料級配，降低砂率并摻加適量高效減水劑，以減少用水量和降低水化熱；五是，改善混凝土的施工工藝，如在夏季澆筑混凝土?xí)r，摻加帶小冰塊的拌和水，以降低混凝土的入模溫度，在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻水管，用通冷水的方法降低混凝土內(nèi)部的溫度，或采用分層、分區(qū)澆筑混凝土，以利于內(nèi)部水化熱的散發(fā)和減小對混凝土的約束；六是，加強(qiáng)對混凝土澆水養(yǎng)護(hù)，以保持混凝土內(nèi)外溫差不超過25攝氏度，七是，在混凝土結(jié)構(gòu)表面，配置少量小直徑鋼筋網(wǎng)片，或摻入纖維材料，以防止其表面出現(xiàn)溫差裂縫。

5 其他原因引起的混凝土結(jié)構(gòu)成因及防治措施

混凝土內(nèi)部堿骨料反應(yīng)和鋼筋銹蝕引起的裂縫也是水利工程混凝土結(jié)構(gòu)中常見的裂縫，這是由混凝土內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)而引發(fā)的裂縫，因?yàn)椋夯炷粮鹘M成材料加水拌和后，會產(chǎn)生一些堿離子，這些堿離子與混凝土中某些活性骨料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并吸收周圍環(huán)境中的水分而使體積增大，造成混凝土膨脹、疏松開裂。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)使用階段，一旦出現(xiàn)這種裂縫，混凝土中的受力鋼筋很快會被空氣中的水分侵蝕、生銹、斷面變小，直至混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失承載力。

防治措施：一是，選用低堿水泥和低堿或無堿砂石骨料；二是，摻加無堿摻合料，如粉煤灰，來抑制堿骨料反應(yīng)；三是，施工時(shí)采取有效措施，確保受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，比如用混凝土墊塊，把受力鋼筋網(wǎng)支設(shè)好，采用鋼筋馬凳將現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)板上表面與側(cè)邊結(jié)構(gòu)交接處的負(fù)彎矩鋼筋支設(shè)好，以確保其在澆搗混凝土?xí)r不被踩踏或下沉；四是在受力鋼筋表面涂刷防腐涂料，使其免受銹蝕。

6 水利工程混凝土結(jié)構(gòu)常見裂縫的治理方法

水利工程混凝土結(jié)構(gòu)竣工驗(yàn)收、投入運(yùn)行后出現(xiàn)各種裂縫時(shí)，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)性質(zhì)和裂縫對其影響程度，采取相應(yīng)的治理方法。

6.1 表面修補(bǔ)法

這是一種簡單而又常用的修補(bǔ)方法，適用于對結(jié)構(gòu)承載力無多大影響的表面裂縫以及較深裂縫的處理，方法是：在裂縫表面涂刷素水泥漿、環(huán)氧樹脂膠泥，或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，當(dāng)然，在涂刷之前，應(yīng)對裂縫表面進(jìn)行清掃和沖洗，干燥后方可涂刷。為防止裂縫處理后繼續(xù)開裂，可在處理后的裂縫表面粘貼玻璃纖維網(wǎng)格布等加以保護(hù)，最后再作飾面。

6.2 灌漿、嵌縫封堵法

此法適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響的或有防滲要求的混凝土構(gòu)件裂縫的修補(bǔ)。它是利用加壓設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土裂縫中，膠凝材料硬化后與裂縫兩側(cè)混凝土連成一個(gè)整體，從而達(dá)到堵縫和加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化工原料。

6.3 結(jié)構(gòu)加固法

當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)受力性能時(shí)，就要考慮采用結(jié)構(gòu)加固法對混凝土裂縫進(jìn)行處理了。常用的結(jié)構(gòu)加固處理方法有：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，在構(gòu)件的角部外包型鋼加固、粘貼鋼板加固，采用預(yù)應(yīng)力法對構(gòu)件予以加固、在構(gòu)件上增設(shè)支點(diǎn)加固法，以及用噴射混凝土對構(gòu)件作補(bǔ)強(qiáng)處理的加固法等。

6.4 電化學(xué)防護(hù)法

此法是利用施加電場后在介質(zhì)中的電化學(xué)作用來改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以實(shí)現(xiàn)鋼筋防銹目的，其中陰極防護(hù)法、氯鹽提取法和堿性復(fù)原法就是電化學(xué)防護(hù)法中最常用的三種方法，效果都很好。

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