水利工程建設(shè)中混凝土裂縫的預(yù)防處理

張燕紅

【摘 要】：在水利水電工程的施工過程中，混凝土裂縫是很常見的病害，裂縫會(huì)威脅水利水電工程建筑物的安全，也會(huì)引起建筑物其它病害的發(fā)生，必須在施工的過程中嚴(yán)加控制消除裂縫，確保水利水電工程建筑物的運(yùn)行安全。本文主要闡述混凝土裂縫的危害、裂縫產(chǎn)生的原因與預(yù)防處理方法，供參閱。

【關(guān)鍵詞】：水利工程；混凝土裂縫；預(yù)防措施

1.混凝土與裂縫

混凝土，簡寫為“砼”，是指用水泥作膠凝材料，砂、石作集料，與水（加或不加外加劑和摻合料）按一定比例配合，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)而得。由于砼施工和本身變形、約束等一系列問題，硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，微裂縫通常是一種無害裂縫，對(duì)砼結(jié)構(gòu)的承重、防滲及其他功能不產(chǎn)生危害。但是受到荷載、溫差等作用之后，微裂縫就會(huì)不斷的擴(kuò)展和連通，最終形成我們?nèi)庋劭梢姷暮暧^裂縫。

2 混凝土裂縫的危害

在水利水電工程中，混凝土裂縫的主要危害是對(duì)建筑物形成水滲漏現(xiàn)象，混凝土裂縫在水壓力的作用下，裂縫逐漸變寬，水滲透到混凝土內(nèi)部，因?yàn)樗鈱⑵茐幕炷粒菇ㄖ镌獾絿?yán)重的損壞。因?yàn)樗姽こ讨械慕ㄖ锎蠖嘣诔睗竦墓r下，裂縫會(huì)逐步降低建筑物混凝土的強(qiáng)度，混凝土中的鋼筋因?yàn)楦g損壞，抗拉能力顯著下降，嚴(yán)重地威脅水利水電建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，必須加以治理。

3 水工混凝土裂縫劃分與產(chǎn)生的因素

3.1水工混凝土裂縫劃分

3.1.1按裂縫產(chǎn)生的原因劃分有：由外荷載（包括施工和使用階段的靜荷載、動(dòng)荷載）引起的裂縫；由變形（包括溫度、濕度變形、不均勻沉降等）引起的裂縫；由施工操作（如制作、脫模、養(yǎng)護(hù)、堆放、運(yùn)輸、吊裝等）引起的裂縫。

3.1.2按裂縫的方向、形狀劃分有：水平裂縫，垂直裂縫，橫向裂縫，縱向裂縫，斜向裂縫以及放射狀裂縫等。

3.1.3按裂縫深度劃分有：貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。

3.2水工建筑物產(chǎn)生裂縫原因

3.2.1大體積砼水化時(shí)產(chǎn)生的大量水化熱得不到散發(fā)，導(dǎo)致砼內(nèi)外溫差較大，使砼的形變超過極限引起裂縫。

3.2.2砼在硬化的過程中，由于干縮引起的體積變形受到約束時(shí)產(chǎn)生的裂縫，這種裂縫的寬度有時(shí)會(huì)很大，甚至?xí)灤┱麄€(gè)構(gòu)件。

3.2.3在厚度較大的構(gòu)件中，由于砼的塑性塌落引起的裂縫。

3.2.4當(dāng)有約束時(shí)，砼熱脹冷縮所產(chǎn)生的體積漲縮，因?yàn)槭芗s束力的限制，在內(nèi)部產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，由于砼抗拉強(qiáng)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。

3.2.5砼加水拌和后，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，體積增大三倍，從而使砼脹裂產(chǎn)生裂縫。

3.2.6在炎熱的大風(fēng)天氣，砼表面蒸發(fā)較過快，造成砼內(nèi)部水化熱過高，在砼澆筑數(shù)小時(shí)仍處于塑性狀態(tài)，易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

3.2.7構(gòu)件超載產(chǎn)生的裂縫，如構(gòu)件在超出設(shè)計(jì)的均布荷載或集中荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力彎矩，出現(xiàn)垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫，構(gòu)件在較大剪力作用下，產(chǎn)生斜裂縫，并向上、下延伸。

3.2.8當(dāng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉陷，就有可能會(huì)產(chǎn)生裂縫，隨著沉陷的進(jìn)一步發(fā)展，裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.2.9當(dāng)鋼筋砼處于不利環(huán)境中，如侵蝕性水，由于砼保護(hù)層厚度有限，特別是當(dāng)砼密實(shí)性不良，環(huán)境中的氯離子等和溶于水中的氧會(huì)使砼中的鋼筋生銹，生成氧化鐵，氧化鐵的體積比原來金屬的體積大的多，鐵銹體積膨脹，對(duì)周圍砼擠壓，使砼脹裂。

4 水工混凝土裂縫的防止措施

4.1選用收縮量較小的水泥，在混凝土配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量控制好水灰比，同時(shí)摻加合適的減水劑。

4.2砼振搗要密實(shí)，拆模后要及時(shí)覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等，保持混凝土終凝前表面濕潤，或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。砼的養(yǎng)護(hù)不僅對(duì)防止早期表面裂縫顯得重要，它對(duì)砼后期強(qiáng)度的發(fā)展、砼的進(jìn)一步成熟和耐久性等也同樣重要，在過去許多工程的施工和管理中對(duì)養(yǎng)護(hù)的重要性沒有充分的認(rèn)識(shí)。

4.3混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應(yīng)盡可能的降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，生產(chǎn)出“高強(qiáng)、高韌性、中彈、低熱和高極拉值”的抗裂混凝土。施工時(shí)要嚴(yán)格控制混凝土配合比，計(jì)量要準(zhǔn)確，坍落度抽檢工作要加強(qiáng)，不能流于形式。

4.4施工過程中應(yīng)經(jīng)常觀察模板的位移和砼澆搗的密實(shí)情況，不能漏振、過振，且在第一次振搗后要進(jìn)行第二次振搗。

4.5配置大體積砼宜選用低熱或中熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥等，此外可改善骨料級(jí)配，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量、降低水化熱，或者摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現(xiàn)時(shí)間。同時(shí)要采用塑料薄膜和草袋覆蓋，以確保砼內(nèi)外溫差小于25℃。

5水工砼工程的常見裂縫處理方法

5.1表面修補(bǔ)法

表面修補(bǔ)法是一種簡單、常見的修補(bǔ)方法，它主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

5.2灌漿、嵌逢封堵法

灌漿法主要適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ)，它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

5.3混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]徐至鈞.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防與修復(fù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.