淺析水利工程混凝土施工裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施

楊海波++趙鵬程

1 水利工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因

按裂縫產(chǎn)生的原因劃分有：由外荷載引起的裂縫；由變形引起的裂縫；由施工操作引起的裂縫。水工建筑物產(chǎn)生裂縫的主要原因如下：

1.1大體積混凝土水化時產(chǎn)生的大量水化熱得不到散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差較大，使混凝土的形變超過極限引起裂縫。

1.2混凝土在硬化的過程中，由于干縮引起的體積變形受到約束時產(chǎn)生的裂縫。

1.3在厚度較大的構(gòu)件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂縫。

1.4當(dāng)有約束時，混凝土熱脹冷縮所產(chǎn)生的體積脹縮，因為受約束力的限制，在內(nèi)部產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，由于混凝土抗拉強度低，容易被溫度引起的拉應(yīng)力拉裂，從而產(chǎn)生溫度裂縫。由于太陽暴曬產(chǎn)生裂縫也是工程中最常見的現(xiàn)象。

1.5混凝土加水拌和后，水泥中的堿性物質(zhì)與活性骨料中活性氧化硅等起反應(yīng)，析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質(zhì)中吸水膨脹，體積增大3倍，從而使混凝土脹裂產(chǎn)生裂縫。

1.6在炎熱的大風(fēng)天氣，混凝土表面水分蒸發(fā)過快，造成混凝土內(nèi)部水化熱過高，在混凝土澆筑數(shù)小時仍處于塑性狀態(tài)，易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

1.7構(gòu)件超載產(chǎn)生的裂縫。

1.8當(dāng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉陷，就有可能會產(chǎn)生裂縫，隨著沉陷的發(fā)展，裂縫會進一步擴大。

1.9當(dāng)鋼筋混凝土處于不利環(huán)境中，例如：侵蝕性水，由于混凝土保護層厚度有限，特別是當(dāng)混凝土密實性不良，環(huán)境中的氯離子等和溶于水中的氧離子會使混凝土中的鋼筋生銹，生成氧化鐵，氧化鐵的體積比原來金屬的體積大得多，鐵銹體積膨脹，對周圍混凝土擠壓，使混凝土脹裂。

2 水利工程混凝土裂縫的危害

混凝土裂縫將使水工建筑物產(chǎn)生滲漏，滲漏的結(jié)果，一方面在壓力水作用下使裂縫逐步擴寬和發(fā)展；另一方面當(dāng)水滲入混凝土內(nèi)部后首先會引起水解破壞，并可能由此導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物的破壞。根據(jù)調(diào)查，由裂縫引起的各種不利結(jié)果中，滲漏水占60%。

由于混凝土碳化會加劇混凝土收縮開裂，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物破壞?；炷亮芽p的存在，能使空氣中的二氧化碳極易滲透到混凝土內(nèi)部與水泥的某些水化產(chǎn)物相互作用形成碳酸鈣，這就是常說的混凝土碳化。在潮濕的環(huán)境下二氧化碳能與水泥中的化學(xué)成分相互作用，使混凝土的堿度降低，使鋼筋純化膜遭受破壞，當(dāng)水和空氣同時期滲入，鋼筋就產(chǎn)生銹蝕?；炷恋牧芽p還會使混凝土對鋼筋的保護作用削弱，在裂縫部位，水拉性能減弱，裂縫進一步擴大，形成更大的危害。

綜上所述，混凝土裂縫會降低混凝土結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)強度和整體穩(wěn)定性。輕則影響建筑物的外觀和正常使用，嚴重的貫穿性裂縫甚至可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物的完全破壞。

3 控制混凝土裂縫的具體措施

3.1混凝土配合比的優(yōu)化設(shè)計：摻入粉煤灰，選擇減水劑，保證泵送流動度。采集原材料進行試拌，盡可能地減少水泥用量，添加Ⅰ級粉煤灰，將水膠比控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，粗骨料采用二級配。

3.2原材料的選擇：砂料細度模數(shù)控制在2.4以上，含泥量控制在1%內(nèi)。碎石針片狀控制在10%以內(nèi)，含泥量控制在1%內(nèi)，盡可能使用低水熱化水泥，控制原材料的質(zhì)量不使混凝土產(chǎn)生收縮。

3.3施工安排：混凝土的澆筑盡可能避開高溫、曝曬、多風(fēng)、降溫的天氣，若需要上述條件下施工時必須有相應(yīng)遮擋、保溫措施。

3.4施工過程控制：一是二次振搗法消除混凝土沉縮裂縫。二是二次壓光消除混凝土塑性收縮裂縫。此種裂縫是混凝土表面水分散失引起的，發(fā)生在混凝土初凝至終凝期間，消除此種裂縫應(yīng)使用機械抹光機進行大面積、高強度的提漿抹光，然后使用機械收光機進行大面積、高強度的收光，將極大地提高混凝土的平整度和表面強度，在混凝土終凝前再進行二次人工抹壓收光。

3.5控制約束裂縫的措施：在混凝土內(nèi)外溫差過大、氣溫驟降時，及時采取保溫、保濕措施，加強測溫和氣溫預(yù)報，做到防護及時。

3.6混凝土干縮裂縫的控制措施：加強振搗使之密實，清除混凝土中的泌水，加強表面的抹壓收光，摻加優(yōu)質(zhì)粉煤灰，降低水灰比，可有效地控制混凝土濕脹干縮裂縫產(chǎn)生。

3.7混凝土內(nèi)部的溫度控制：大體積混凝土內(nèi)部埋設(shè)熱電耦測溫，掌握混凝土內(nèi)部的溫升變化及內(nèi)部最高溫度的發(fā)生時間，通過蓄熱保溫使混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)。常采用兩層農(nóng)膜加干鋪兩層草袋的做法。

3.8混凝土的養(yǎng)護和表面保護：良好的養(yǎng)護可使混凝土保持或接近飽和狀態(tài)，水化作用速度最大，也是控制混凝土裂縫發(fā)生的措施之一，一般保溫、保濕養(yǎng)護不得少于14d。

4 水利工程構(gòu)筑物已產(chǎn)生裂縫的修補方法

4.1充填法： 對于裂縫寬度大于0.5mm的裂縫，沿裂縫處鑿成“U”形或“V”形槽，槽頂寬約10cm，在槽中充填密封材料。充填材料采用水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、彈性環(huán)氧砂漿、聚合物水泥砂漿等。

4.2注入法： 注入法分壓力注入法（灌漿法）與真空吸入法兩種。灌漿法適應(yīng)于較深較細的裂縫，而真空注入法則利用真空泵使縫內(nèi)形成真空，將漿材注入縫內(nèi)，該方法適應(yīng)于各種表面裂縫的修補。

4.3表面覆蓋法： 在細微裂縫表面上涂膜，以提高其防水性及耐力性為目的的修補方法。分涂覆裂縫部分及全部涂覆兩種方法?！?/p>

（編輯/劉佳）