水工混凝土裂縫的危害和防治措施

水工混凝土裂縫的危害和防治措施

鄧海榮

(合肥市水務局，安徽 合肥230071)

摘要:文章分析了混凝土裂縫產(chǎn)生原因，提出了裂縫防治措施。

關(guān)鍵詞:裂縫；危害；原因；防治

收稿日期：2015-01-10；修回日期：2015-03-10

作者簡介：鄧海榮(1975-)，男，安徽合肥人，助理工程師。主要從事排灌站運行管理工作。

DOI：10.3969/j.issn.1671-6221.2015.02.017

中圖分類號：TV431

The harm of hydraulic concrete crack and the prevention measures

DENG Hai-rong

(Hefei Water Affairs Bureau, Hefei 230071，China)

Abstract:This paper analyzes the causes of concrete cracks，and also puts forward the prevention measures .

Key words:crack；harm；causes；prevention

0　引　　言

混凝土裂縫危害隨著水工中混凝土用量不斷增大時常顯現(xiàn)，研究裂縫成因，采取應對措施以減少和控制混凝土裂縫的發(fā)生和擴展，對工程成本(投資)及質(zhì)量控制，提升建筑物的安全起著極為重要的作用。

1　混凝土裂縫的危害

混凝土產(chǎn)生裂縫的危害如下：

(1)增加工程投入。水工混凝土結(jié)構(gòu)在自身材料、施工技術(shù)、環(huán)境和外力等影響下，經(jīng)常會出現(xiàn)各種形式的裂縫，施工期裂縫控制措施不到位是引發(fā)混凝土裂縫產(chǎn)生和后期發(fā)展問題的關(guān)鍵因素，混凝土一旦出現(xiàn)施工期裂縫，往往意味著工程建設(shè)質(zhì)量有缺陷或問題，其原因可能來自工程建設(shè)多方面，但返工修復必然導致工程建設(shè)成本或投資增加。

(2)危及建筑安全。如穿堤壩水工混凝土建筑物長期與水接觸，混凝土裂縫在水壓作用下會逐漸發(fā)展和延伸，可導致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生滲漏現(xiàn)象，滲流不斷沖蝕破壞與混凝土接觸的基面，將影響建筑物安全運行，甚至引發(fā)垮塌事故。

(3)降低結(jié)構(gòu)耐久性。當水流與混凝土內(nèi)部接觸后會發(fā)生化學反應，加快混凝土碳化速度，降低或破壞混凝土強度。鋼筋混凝土的裂縫還會減小混凝土對鋼筋的有效保護厚度，表面剝落的混凝土會使鋼筋長期暴露在潮濕的環(huán)境下，鋼筋銹蝕后降低結(jié)構(gòu)強度和建筑物耐久性能。

2　水工混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因如下：

(1)設(shè)計階段。設(shè)計時簡化設(shè)定地基土為單一均質(zhì)土，使其處于理想化狀態(tài)，或前期地勘中不仔細，施工過程中未及時發(fā)現(xiàn)使暗溝、坑洞未得到有效處理，從而造成建筑基礎(chǔ)局部不堅實，發(fā)生不均勻沉降裂縫；對于大面積混凝土設(shè)置過少的伸縮縫或沉降縫；建筑物表面設(shè)計凹凸角過多，產(chǎn)生應力集中，引發(fā)局部混凝土抗壓強度塑性或脆性破壞。

(2)施工階段。混凝土澆筑成型后，由于硬化初期水化熱作用使混凝土內(nèi)部處于升溫狀態(tài)體積膨脹，而混凝土表面則散熱較快體積收縮，這種溫差使混凝土內(nèi)外形變不一至，在表面產(chǎn)生拉應力，同時體積膨脹又受到模板、基礎(chǔ)的約束，產(chǎn)生壓應力，因此階段混凝土抗拉壓強度較低，極易產(chǎn)生溫度裂縫，且施工期晝夜溫差大時養(yǎng)護不當也會造成混凝土的溫裂。

(3)養(yǎng)護與運行階段。此階段裂縫形成原因由混凝土膠凝體本身的體積收縮(自身收縮)和混凝土因失水產(chǎn)生的體積收縮(塑性收縮)兩部分組成，混凝土澆筑后產(chǎn)生的收縮應力早期發(fā)展較快向逐漸減緩變化趨向穩(wěn)定值，而其早期強度較低，易造成混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫，自身收縮的主要原因是混凝土配合比中水灰比過大，塑性收縮與養(yǎng)護不周有關(guān)，主要發(fā)生在混凝土初凝至終凝期間。

表1　F類粉煤灰最大摻量　%

3　控制混凝土產(chǎn)生裂縫的措施

具體控制措施如下：

(1)適量摻加粉煤灰。試驗表明，混凝土中水泥用量越多、水灰比越大、骨料顆粒越小、孔隙率越高、骨料彈性模量越低，則混凝土的收縮越大[1]。因此在不影響混凝土強度和其他性能的情況下，優(yōu)先選用摻入大量粉煤灰的混凝土配合比，可大大減少水泥的用量，降低工程成本，降低水化熱量，減少收縮裂縫。規(guī)范規(guī)定永久建筑物水工混凝土F類粉煤灰的最大摻加量應符合表1規(guī)定[2]，摻加C類粉煤灰時，摻加量應通過試驗論證確定。

此外，摻加高效減水劑和高性能引氣劑，減小水灰比，對于改善混凝土的和易性，提高澆筑早期強度，推遲溫升，預防收縮裂縫產(chǎn)生具有良好的效果。

(2)施工階段。施工期產(chǎn)生的混凝土裂縫發(fā)生率在80%以上，是混凝土裂縫控制重點階段，合理的施工措施和工藝可預防混凝土在早期及使用階段的開裂。因此，施工階段除了要選擇混凝土合適的原材料、配合比外，兼顧控制裂縫的產(chǎn)生需要做到：鋼筋的成型和模板安裝位置要牢固準確；鋼筋上的氧化層和污物需清除以免影響鋼筋砼結(jié)構(gòu)抗拉強度；澆筑和振搗操作要合理，以保證混凝土應有的密實、均勻度；采用壓面抹光施工工藝消除混凝土收縮裂縫，即混凝土澆筑成型初凝前進行抹壓，可消除因混凝土自身收縮產(chǎn)生的表面裂縫，或在混凝土初凝至終凝期間多次壓抹，均衡混凝土內(nèi)外層水分，以提高混凝土表面強度，減少表面水分散失引起的塑性裂縫；大體積混凝土的澆筑時間盡可能在夜間或氣溫較低時進行大體積混凝土的澆筑時間盡可能在夜間或氣溫較低時進行；澆筑完成后應及時養(yǎng)護，保持混凝土表面濕潤，對于晝夜溫差大的地區(qū)可用草袋覆蓋保溫。

(3)其他。混凝土澆筑前應及時發(fā)現(xiàn)處理下暗溝、坑洞，避免基礎(chǔ)不均勻沉降裂縫產(chǎn)生；大面積混凝土設(shè)計時應適當分塊，縫間添加塑性止水材料如土工布、油氈等。大體積混凝土澆筑采用合理分層澆筑方法，以加快澆筑層水化熱散發(fā)，必要時可埋設(shè)冷卻水管，振搗器深入下層并充分振搗以使層間結(jié)合處的混凝土均勻密實[3]。對建筑物底板面層結(jié)構(gòu)鋼筋，如果表面裂紋普遍，表面結(jié)構(gòu)性鋼筋間距20cm以上的，可采用較小直徑的鋼筋增加鋼筋的使用數(shù)量方式，減小鋼筋布置間距增大混凝土的表面抗拉強度。

4　裂縫的修補方法

裂縫的修補方法如下：

(1)表面修復法。對無法深入到裂縫內(nèi)部，不能有效控制延伸裂縫發(fā)展變化，視裂縫寬度、深度不一有以下3種方法：①對較細、淺裂縫，漿材難以注入式時采用表面覆蓋法，施工工序首先將混凝土表面打毛并沖洗干凈，待干燥后用樹脂充填表面凹凸，再用彈性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等材料覆蓋表面。②對于較深較細的表面裂縫可采用壓力注入法，利用壓力灌漿機械將漿液灌入縫中，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真空吸入法。它適用各種表面裂縫修補，施工工藝是利用真空泵在縫內(nèi)形成的真空負壓將漿材吸入縫內(nèi)。

(2)充填法。貫穿裂縫和深層裂縫必須及時采取加固補強措施，通常采用充填法，即對縫寬>0.5 mm的貫穿裂縫或深層裂縫，沿裂縫處鑿U形或V形槽，槽頂寬約10cm，底寬3cm，用高壓水槍沖洗干凈，去除表面軟弱層和附著物，在槽中分層充填抹壓丙乳砂漿密封材料直至整個槽面。

5　結(jié)束語

混凝土是構(gòu)成水工建筑物的主要材料，水工混凝土的裂縫產(chǎn)生因素涉及設(shè)計、施工和運行養(yǎng)護全過程，我們應從設(shè)計、施工等多方面考慮，采取相應的預防治理措施，以提高水工程建設(shè)質(zhì)量，確保水工建筑物安全。

[參考文獻]

[1]GB1596-2005，用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S]．

[2]DL/T5055-2007, 水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范[S]．

[3]王維雅，王榮喜．大體積砼施工期應力檢測分析及防裂措施研究[J]．江淮水利科技,2006,(1)：36-39.

(責任編輯胡進)