水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理方法及預(yù)防措施

狄新愛

汝陽縣水利水保技術(shù)推廣站

水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理方法及預(yù)防措施

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裂縫是水工混凝土中最常見的缺陷之一，在水利工程施工過程中，各種各樣的因素都會引起混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，裂縫不斷擴展就會危及整個結(jié)構(gòu)的安全使用性。文章主要針對水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理方法及預(yù)防措施展開了探討，對水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的基本理論作了說明，并給出了一系列水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理方法及預(yù)防措施，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。

水利工程；混凝土結(jié)構(gòu)；裂縫處理；預(yù)防措施

0 引言

水利工程建設(shè)中保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量是第一要務(wù)，工程建設(shè)中以混凝土結(jié)構(gòu)為主，因而，確?；炷临|(zhì)量和控制混凝土裂縫的生成和擴張就顯得尤為重要。但是由于混凝土本身的問題，其極容易產(chǎn)生裂縫等問題，需要施工方及時的采取措施做好裂縫的處理?；诖?，文章就水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理方法及預(yù)防防措施進(jìn)行了探討，相信對有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

1 結(jié)構(gòu)裂縫的概述

1.1 水利混凝土結(jié)構(gòu)基本特征

1.1.1 結(jié)構(gòu)的材料方面?；炷潦褂玫氖谴嘈圆牧?，這種材料的特點是具有較強的抗壓能力，但是這種材料所能承受的抗拉強度較低，材料的變形性能較差。

1.1.2 結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力方面。大體積混凝土結(jié)構(gòu)是在水利工程中比較常見的一種建筑結(jié)構(gòu)，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的斷面尺寸要求比較大，在其澆筑過程中，水泥與水化合釋放能量使得高凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度逐漸升高，等到澆筑完成，由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部仍然處于高濕狀態(tài)，此時混凝的MPa小，而隨著時間的增長而增加的變形變大。但是隨著時間不斷的推移，混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度會逐漸下降，MPa就會變大，相反的變形程度就會變小，在同時受到內(nèi)部與外部環(huán)境約束下，凝土結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力就會變大。

1.1.3 材料的抗拉能力方面。大體積混凝土結(jié)構(gòu)的配筋率通常較低，如果結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生拉應(yīng)拉應(yīng)力，則幾乎是由混凝土自身進(jìn)行承受，其承受的抗拉強度很低

1.1.4 受環(huán)境因素制約方面。大體積混凝土通常是存放在室外，在整個澆筑和形成過程中都會接觸到空氣、雨水等，結(jié)構(gòu)的表面難免會發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，其中對結(jié)構(gòu)應(yīng)力影響較大的因素是氣溫，因此，在混凝土成形階段要做好結(jié)構(gòu)表面的保護(hù)措施。

1.2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的簡述

混凝土的開裂現(xiàn)象其實是先由微觀裂縫逐漸演變成宏觀裂縫的，其裂縫種類有很多，文章只是闡述其中一種裂縫形式。微觀裂縫和宏觀裂縫是按照混凝土的裂縫寬度差異進(jìn)行劃分的，所謂的微觀裂縫，主要是指人類肉眼很難或根本無法看出來的極細(xì)小裂縫。其中，微觀裂縫又可以分為骨料裂縫、水泥裂縫以及黏著裂縫這三類。宏觀裂縫是指混凝土的裂縫寬度在0.05mm以上，宏觀裂縫是由微觀裂縫逐漸擴大造成的。

1.3 混凝土裂縫的演變過程

混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑時就存在著許多微小的裂縫，這些微小裂縫的存在是不可避免的，對整體的結(jié)構(gòu)功能不產(chǎn)生重大影響。但是由于不斷受到外界環(huán)境因素的影響，微小裂縫會逐漸增多，裂縫寬度也會逐漸擴大，最后演變成宏觀裂縫，嚴(yán)重影響整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。裂縫的演變過程大致可分為3個階段。

1.3.1 裂縫穩(wěn)定階段I

這一階段屬于初始階段，在初始階段下部分微小裂縫由于在尖端集中受到應(yīng)力的作用而發(fā)生輕微擴張的現(xiàn)象，但從總體看，這些微小裂縫對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定不會構(gòu)成很大的威脅。

1.3.2 微裂縫發(fā)展階段Ⅱ

混凝土結(jié)構(gòu)成型后會受到眾多外界因素的影響，微小裂縫開裂程度開始加大，裂縫發(fā)生變形的情況逐漸增多。

1.3.3 裂縫不穩(wěn)定發(fā)展階段Ⅲ

這一時期的粗骨料界面的裂縫驟然加寬，并且裂縫逐漸連通，開始出現(xiàn)宏觀裂縫，在這種情況下即便應(yīng)力不變，也無法阻止裂縫的不斷增長，最終會由于裂縫的擴張加大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)直至斷裂損壞。

2.結(jié)構(gòu)裂縫的修補方法與預(yù)防措施

混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，簡單來說就是混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂能力和引起結(jié)構(gòu)裂縫擴張的破壞力兩者的關(guān)系問題，結(jié)構(gòu)的抗裂能力用Rt、εc來表示，破壞力用P來表示，抗裂安全系數(shù)則用K來表示。當(dāng)K=Rt/P＜1.30或εc＜εp時，混凝土結(jié)構(gòu)存在安全隱患，危險系數(shù)較大，混凝土結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生開裂；當(dāng)K=Rt/P≥1.80或εc≥εp時，混凝土結(jié)構(gòu)整體是安全穩(wěn)定的，混凝土結(jié)構(gòu)基本不開裂。

2.1 結(jié)構(gòu)裂縫修補方法

根據(jù)施工技術(shù)的規(guī)定，處于第一、第二、第三類建筑防水條件情況下，如果混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫跨度＞0.10mm則需要及時采取應(yīng)對措施進(jìn)行修補。目前主要的修補方法有結(jié)構(gòu)表面修補法內(nèi)部填充法、結(jié)構(gòu)補強法和灌漿法。

2.1.1 結(jié)構(gòu)表面修補法。包括表面涂抹與貼補，這種修補方法只能在結(jié)構(gòu)裂縫寬度＜0.20mm或裂縫仍在擴張階段時使用。其中表面涂抹則是用于處理那些細(xì)長的裂縫，由于無法用漿液灌注，所以只能采用比例1：1至1：1.20的砂漿液或者是環(huán)氧厚漿對結(jié)構(gòu)裂縫的表面進(jìn)行涂抹。而那些裂縫已經(jīng)發(fā)育、發(fā)生大面積漏水的地方只能采度貼補方法，即在裂縫口貼上具體材料來封閉裂縫、防止?jié)B透。

2.1.2 內(nèi)部填充法。適用于當(dāng)裂縫寬度＞0.30mm的情況，將相應(yīng)材料填充到裂縫之中。有些裂縫很難用灌漿的方法進(jìn)行修補，此時可以選用U形或者V形槽法來進(jìn)行填充處理。所需的填充材料會因為裂縫的不同位置而發(fā)生不同，例如，裂縫槽內(nèi)潮濕們沒有流水的情況下，可以選用水泥砂漿液來填充：裂縫槽內(nèi)干燥則可以選用普通的砂漿或者環(huán)氧砂漿來填充。

2.1.3 結(jié)構(gòu)補強法。如果裂縫是由于外界荷載所引起的，可以選用結(jié)構(gòu)補強法來修補，達(dá)到阻止混凝土耐久性持續(xù)下降的目的。目前主要采用的是玻纖維布結(jié)構(gòu)補強法，因其經(jīng)濟實用且施工便利，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)裂縫的處理之中。

2.1.4 灌漿法。這種修補方法的應(yīng)用既可以達(dá)到修補結(jié)構(gòu)裂縫、防止?jié)B漏的目的，又可以在一定程度上加固混凝土結(jié)構(gòu)體。灌漿法的處理效果非常好，在施工中應(yīng)用范圍廣，對于深層裂縫與貫通裂縫有很好的修補效果。結(jié)構(gòu)的裂縫較大時可以選用水泥進(jìn)行灌漿，但是水泥砂漿不適用于細(xì)長的裂縫，所以目前人們開發(fā)了多種顆粒更微小的灌注漿液，在實際修補處理中都取得了良好的效果。

2.2 預(yù)防結(jié)構(gòu)裂縫的方法

在水利施工過程中，為了避免由于結(jié)構(gòu)裂縫所引起的工程問題，在施工的前期就應(yīng)該做好充分的預(yù)防措施。預(yù)防結(jié)構(gòu)裂縫的方法是綜合各項技術(shù)的應(yīng)用，文章主要從6個方面提出預(yù)防的辦法：

2.2.1 水泥品種的選取。選取品質(zhì)優(yōu)良的水泥至關(guān)重要，質(zhì)地好的水泥可以控制水化熱，最大限度地減少結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2.2 結(jié)構(gòu)的分縫分塊。所謂的分縫分快，主要是指在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，根據(jù)澆筑情況，對于較長的結(jié)構(gòu)板塊設(shè)置縱縫與橫縫來進(jìn)行劃分，把混凝土結(jié)構(gòu)劃分為不同的板塊。對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行分縫分塊處理，既可以方便混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工，又可以通過設(shè)置縱縫或者橫縫來避免結(jié)構(gòu)因溫度變化而產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。

2.2.3 混凝土的配比。原材料質(zhì)地的好壞在很大程度上會影響到裂縫的發(fā)育程度，而在混凝土的配比上，在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計強度的要求之余，就該最大限度地減少配比中每一單位水泥的用水量。調(diào)配的混凝土應(yīng)符合高強度和高韌性的要求，提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，合理的配比可以保證混凝土結(jié)構(gòu)具有高抗拉能力、強抗裂性能的特征。

2.2.4 施工質(zhì)量的監(jiān)管。施工的外界環(huán)境與施工技藝的不同也會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)性能存在很大的差異，如果施工的工藝不符合標(biāo)準(zhǔn)，會直接影響到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以，加大對施工時期的質(zhì)量監(jiān)管力度，做好結(jié)構(gòu)的品質(zhì)檢驗，有助于減緩結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)育速度。

2.2.5 優(yōu)化降溫手段。在混凝土的施工階段，因為水泥與水的化合反應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部釋放大量的熱量，但是混凝土并不具有良好的導(dǎo)熱性能，在這樣的情況之下，體積龐大、結(jié)構(gòu)厚實的混凝土結(jié)構(gòu)只能靜置自然冷卻，這種降溫速度是非常緩慢的。所以，針對大體積混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)該在結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋設(shè)冷卻設(shè)備，如冷卻水管等進(jìn)行有效的人工降溫，有利于加快混凝土結(jié)構(gòu)的降溫速度，另外，在合適的溫度條件下可對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行接縫灌漿。

2.2.6 結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)。做好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作可以極大地提高混凝土結(jié)構(gòu)的性能，能過利用養(yǎng)護(hù)階段來做好混疑土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)，可以對混凝土結(jié)構(gòu)的收縮變形起到很好的控制作用。對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)主要是控制結(jié)構(gòu)的濕潤程度，在實際施工中，采用比較多的養(yǎng)護(hù)方法是流水養(yǎng)護(hù)與薄膜或者濕麻袋包裹這兩種方式。

3 結(jié)語

總之，混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂現(xiàn)象是無法避免的，但為了保證水利工程的施工質(zhì)量，就應(yīng)該探討分析混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂的具體原因，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工階段以及施工技藝等方面尋找應(yīng)對措施，從而最大限度地降低結(jié)構(gòu)裂縫程度。