淺談水工混凝土裂縫、缺陷及處理

賀雷

摘要：本文主要根據(jù)國(guó)內(nèi)部分工程混凝土裂縫出現(xiàn)的情況及相應(yīng)的處理方法，提出水工混凝土施工裂縫、缺陷的類型、檢測(cè)及其修補(bǔ)的一般性原則與處理措施。

關(guān)鍵詞：水工混凝土；裂縫；缺陷；處理

水工混凝土建筑物體型復(fù)雜，工程量大，施工時(shí)段長(zhǎng)，混凝土發(fā)生缺陷的機(jī)率也隨之增大。對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的混凝土缺陷，為合理選擇修補(bǔ)方法及工藝，提高修補(bǔ)質(zhì)量，確保水工建筑物的正常運(yùn)行，減少工程成本至關(guān)重要。以下將對(duì)有關(guān)水工混凝土的裂縫、缺陷及處理進(jìn)行具體分析：

一、水工混凝土裂縫

混凝土裂縫，據(jù)建筑物的使用功能及運(yùn)行條件，混凝土表面裂縫分為過(guò)流面及非過(guò)流面，其中過(guò)流面細(xì)分為高速水流面及低速水流面。

為對(duì)裂縫進(jìn)行危害性評(píng)估和選擇正確處理方案，應(yīng)對(duì)裂縫所處部位、產(chǎn)狀、形狀、成因等進(jìn)行分析和分類。按其部位、深度、發(fā)展及成因情況劃分如下：

按裂縫部位：迎水面裂縫、非迎水面裂縫、過(guò)流面裂縫；

按裂縫深度：表面裂縫、深層裂縫及貫穿裂縫；

按裂縫發(fā)展：靜止裂縫、活動(dòng)裂縫及發(fā)展裂縫；

按裂縫成因：溫度裂縫、干縮裂縫、應(yīng)力裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、沉陷裂縫、凍脹裂縫、堿骨料反應(yīng)裂縫

大體積混凝土裂縫按其性質(zhì)及對(duì)結(jié)構(gòu)安全的影響程度，按照慣例作如下分類：

Ⅰ類裂縫：裂縫寬度δ≤0.2mm，深度h≤30cm，平面縫長(zhǎng)L≤3m，一般表現(xiàn)為龜裂或呈細(xì)微規(guī)則性裂縫。Ⅰ類裂縫對(duì)壩體結(jié)構(gòu)、耐久性和安全基本無(wú)影響。

Ⅱ類裂縫：裂縫寬度0.2mm<δ≤0.3mm，深度30cm

Ⅲ類裂縫：裂縫寬度0.3mm<δ≤0.5 mm，深度100cm

Ⅲ類裂縫對(duì)壩體結(jié)構(gòu)、耐久性和安全運(yùn)行有較大影響。

Ⅳ類裂縫：裂縫寬度大于δ>0.5 mm，深度h>500cm，側(cè)（立）面長(zhǎng)度L>5m，若從基礎(chǔ)向上開(kāi)裂，且平面上貫穿整個(gè)倉(cāng)面，則定義為基礎(chǔ)貫穿裂縫，其余則定義為貫穿裂縫。貫穿裂縫對(duì)壩體結(jié)構(gòu)、耐久性和安全運(yùn)行有重大影響。

二、水工混凝土缺陷

水工混凝土缺陷主要指：混凝土表面缺陷、混凝土內(nèi)部缺陷、混凝土止排水缺陷等。混凝土表面缺陷指：表面不平整、氣泡、麻面、蜂窩、錯(cuò)臺(tái)、局部架空、模板拉筋頭、露筋、膨脹螺栓孔、模板定位錐孔、冷卻水管預(yù)留坑等；混凝土內(nèi)部缺陷是指：由施工原因等造成的混凝土內(nèi)部不密實(shí)，而出現(xiàn)的內(nèi)部空腔、空隙等；混凝土止排水缺陷指：結(jié)構(gòu)縫面止水失效、排水管失效。

三、水工混凝土裂縫與缺陷檢測(cè)

1、檢測(cè)項(xiàng)目與內(nèi)容

水工混凝土裂縫與缺陷檢查是為分類、補(bǔ)強(qiáng)處理提供基本資料，是處理的依據(jù)。一般包括下列項(xiàng)目及內(nèi)容：

裂縫：裂縫的寬度、長(zhǎng)度、深度以及出現(xiàn)的部位、高程、數(shù)量等，對(duì)每一條裂縫應(yīng)說(shuō)明裂縫產(chǎn)狀（走向、傾向及傾角）、縫面狀態(tài)（光滑、粗糙、平直、轉(zhuǎn)折等）、縫隙狀態(tài)（全空、部分填充及其填充物等）、滲水情況等。對(duì)于影響結(jié)構(gòu)整體性、強(qiáng)度及防滲性能的裂縫，應(yīng)查明裂縫開(kāi)度變化及其與溫度、承受荷載間的關(guān)系。

表面缺陷：混凝土表面有無(wú)明顯的表面缺陷，如表面不平整、氣泡、麻面、蜂窩、錯(cuò)臺(tái)、局部架空、模板拉筋頭、露筋、膨脹螺栓孔、模板定位錐孔、冷卻水管預(yù)留坑等。

內(nèi)部缺陷：混凝土有無(wú)架空現(xiàn)象，查明混凝土架空缺陷的分布狀況，以及相鄰結(jié)構(gòu)間的情況。

混凝土止排水缺陷：結(jié)構(gòu)縫內(nèi)止水、排水設(shè)施等是否正常。

2、檢測(cè)儀器及檢測(cè)方法

一般常用的檢測(cè)儀器有：米尺、卡尺、塞尺、讀數(shù)放大鏡、回彈儀、鋼筋保護(hù)層厚度測(cè)定儀、非金屬超聲波檢測(cè)儀、取芯機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)、讀數(shù)顯微鏡、地震（或聲波）CT層析成像等?；炷帘砻嫒毕菀约爸古潘毕莸臋z測(cè)方式主要為人工檢測(cè)，并輔以必要的工具和儀器（如回彈儀、取芯機(jī)等）和測(cè)量裝置進(jìn)行檢測(cè)；混凝土裂縫及架空的檢測(cè)應(yīng)采用適宜的儀器進(jìn)行，推薦采用讀數(shù)顯微鏡和超聲波回彈檢測(cè)法檢測(cè)，必要時(shí)采用地震（或聲波）CT層析成像技術(shù)。

3、裂縫縫深檢查

（1）表面淺層裂縫可采用沿縫鑿槽法，鑿至目測(cè)見(jiàn)不到縫為止。

（2）鉆孔壓水法：沿裂縫一側(cè)或兩側(cè)打斜孔穿過(guò)縫面（過(guò)縫>0.5m），然后在孔口安裝壓水設(shè)備（壓水管、手搖泵）和阻塞器，進(jìn)行壓水。若壓水縫表面出水，說(shuō)明鉆孔過(guò)縫且縫深大于鉆孔穿過(guò)縫的垂直深度，之后再打少量斜孔檢查，直至表面無(wú)水冒出。此時(shí)斜孔與縫的交點(diǎn)至混凝土的垂直距離即為裂縫深度。

（3）超聲波法：在混凝土裂縫的兩側(cè)（距1m左右）打垂直孔，孔徑大于60mm，但應(yīng)在縫的一側(cè)打一個(gè)對(duì)比孔，先進(jìn)行無(wú)縫的聲波測(cè)試，測(cè)前孔應(yīng)沖洗干凈，并灌滿清水。測(cè)試時(shí)探頭在孔內(nèi)自上而下每20cm～30cm移動(dòng)一次。先測(cè)無(wú)縫的聲波測(cè)試，然后再進(jìn)行跨縫測(cè)試，經(jīng)過(guò)波幅的對(duì)比變化，判定其縫深。若縫在側(cè)面，其鉆孔應(yīng)向下傾斜3°～5°。

（4）對(duì)重要或危害性大的縫，必要時(shí)可沿縫鉆直徑為90～150mm孔，用孔內(nèi)電視和錄像方法探測(cè)縫深。

4、內(nèi)部缺陷檢查

混凝土內(nèi)部裂縫與缺陷的檢查采用鉆孔取芯、壓水試驗(yàn)以及CT、聲波等物探方法進(jìn)行檢測(cè)。

四、混凝土裂縫處理

水工混凝土危害性較大的裂縫，將會(huì)破壞建筑物的整體性，改變建筑物的受力狀態(tài)，造成滲水、漏水、鋼筋銹蝕，降低建筑物的耐久性，危害建筑物安全運(yùn)行。雖然多數(shù)裂縫為危害性較小的表面裂縫，但也存在著危害性很大的深層裂縫和貫穿性裂縫，而且因裂縫所在的部位和外界的環(huán)境等不同，有一部分原為危害性較小的裂縫，亦會(huì)延伸發(fā)展為嚴(yán)重的深層或貫穿性裂縫。因此，必須認(rèn)真對(duì)待每一條已被發(fā)現(xiàn)的裂縫?；炷亮芽p補(bǔ)強(qiáng)處理主要應(yīng)達(dá)到恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性，限制裂縫的擴(kuò)展，滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、防滲、耐久性和建筑物的安全運(yùn)行要求?；炷亮芽p處理方案的選擇，要通過(guò)裂縫調(diào)查獲得必要的數(shù)據(jù)資料，再根據(jù)裂縫所在的部位、發(fā)生的原因、裂縫規(guī)模大小和危害性評(píng)定等，進(jìn)行精確的計(jì)算和分析研究，綜合確定合理的處理措施。

1、Ⅰ類裂縫處理

（1）對(duì)于表面縫寬δ<0.1 mm的裂縫沿縫寬20cm范圍用鋼絲刷刷毛，并用丙酮清洗干凈；縫面干燥后可涂刷一層環(huán)氧基液或防水系列材料。

（2）對(duì)于0.1mm≤δ<0.2mm的裂縫騎縫鑿寬10cm、深2.5～3.0cm的梯形槽，并覆蓋裂縫兩端頭 40cm；將槽內(nèi)雜物清理并沖洗干凈，然后進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)材料可采用環(huán)氧砂漿或環(huán)氧膠泥。

2、Ⅱ類裂縫處理

Ⅱ類裂縫采用灌漿法加表面噴涂法進(jìn)行處理。用打磨機(jī)將裂縫表面兩邊5～10cm寬的范圍打磨，然后用高壓水將縫面沖洗干凈，觀察縫口的狀況；被漿皮封住縫口的地方用薄刀片挑開(kāi)縫口，待所有的縫口挑開(kāi)后，再用高壓水沖洗。待縫面干燥后進(jìn)行貼嘴施工，局部未干的縫面用碘鎢燈烤干。灌漿孔采用騎縫布置，在混凝土表面采用環(huán)氧膠泥粘貼灌漿嘴間距約20～30cm。灌漿口施工完成 3h（環(huán)氧膠泥等待時(shí)間約8h）后，采用環(huán)氧膠泥進(jìn)行縫口的封閉處理，環(huán)氧膠泥沿打磨的寬度封貼，厚度2～5mm，貼嘴底板上面和貼嘴底板周邊稍厚實(shí)。如封閉后裂縫滲水，可采用防水材料堵滲。灌漿完成 7～10d后，清除嵌縫材料，進(jìn)行表面處理，表面噴涂采用環(huán)氧膠泥。

3、Ⅲ類、Ⅳ類裂縫處理

（1）非大壩迎水面的Ⅲ類、Ⅳ類裂縫處理方法

Ⅲ類、Ⅳ類裂縫產(chǎn)生在非大壩迎水面的部位可采用如下方法之一：①化學(xué)灌漿法加表面噴涂法（主要適用于Ⅲ類裂縫）；②化學(xué)灌漿法加鑿槽嵌填止水材料加表面噴涂法（主要適用于Ⅳ類裂縫和重要部位的Ⅲ類裂縫）?；瘜W(xué)灌漿采用騎縫灌漿加斜孔灌漿，斜孔按每孔灌漿面積0.5～1.0m2布置。騎縫灌漿同Ⅱ類裂縫。鑿槽嵌填止水材料加表面噴涂，沿裂縫鑿U型槽，寬、深5cm～8cm，鑿槽向裂縫兩端順延0.5m，并清洗干凈；槽底面用砂漿找平并鋪設(shè)隔離膜，槽側(cè)面涂刷膠粘劑，再嵌填2cmSR-2塑性止水材料，并用力壓實(shí)；槽外回填砂漿與原混凝土面齊平。表面沿裂縫兩側(cè)各6m，上下端各3m噴涂高效滲透結(jié)晶型防水材料。

（2）大壩迎水面的Ⅲ類、Ⅳ類裂縫處理方法

大壩迎水面的Ⅲ類裂縫以及Ⅳ類裂縫采用化學(xué)灌漿法與充填粘貼法相結(jié)合的方法進(jìn)行。在裂縫灌漿處理完成7d后，再對(duì)裂縫表面進(jìn)行充填粘貼處理，處理程序?yàn)椋鸿彶矍短钏苄灾顾牧稀迟N橡膠片和防滲保護(hù)蓋片→防滲保護(hù)蓋片四邊的防護(hù)→防滲保護(hù)蓋片表面的防護(hù)。

沿裂縫開(kāi)鑿出3～5cm深、8～20cm寬的U形槽、槽長(zhǎng)超過(guò)縫端15cm；鑿槽完成后，用有壓水將槽內(nèi)沖洗干凈，待槽內(nèi)干燥后，將U形槽內(nèi)均勻涂刷第一道SR-2塑性止水材料底膠，常溫季節(jié)自然干燥1h后，再涂刷第二道底膠，常溫下自然干燥0.5h或用燈烘至表面干燥，用手觸摸，黏而不沾手后進(jìn)行嵌填SR-2塑性止水材料。將 SR-2塑性止水材料接成細(xì)條，沿槽分層嵌填，按先里后外的原則，將 SR-2塑性止水材料填人槽內(nèi)，用木榔頭（或橡膠榔頭）錘擊至密實(shí)，表面與U形槽上口齊平。

粘貼橡膠片和防滲保護(hù)蓋片，裂縫兩側(cè)的表面處理工序：縫面處理→涂刷氯丁橡膠片底膠→粘貼氯丁橡膠片→涂刷SR防滲蓋片底膠→粘貼SR防滲蓋片。將混凝土面打磨，使無(wú)明顯錯(cuò)臺(tái)，鋼筋拉條等沿混凝土壁面齊根切除，混凝土壁面平整度控制在±2mm以內(nèi)。同時(shí)鉆取SR防滲蓋片周邊封閉用的錨栓孔，孔深8cm，φ12mm，順裂縫方向間距為 30cm。之后將混凝土面用高壓水沖洗干凈后晾干或烘干，保證壁面無(wú)松動(dòng)物、無(wú)浮塵、無(wú)油污和表面干燥。根據(jù)氯丁橡膠片尺寸和裂縫位置，在裂縫兩邊等距對(duì)稱涂刷氯丁橡膠片底膠。將氯丁橡膠用專用清洗劑或濃硫酸浸泡5～10min后，再用清水洗凈晾干后粘貼。接著用漆刷均勻涂刷2～3道SR防滲蓋片配套底膠，時(shí)間間隔1h；SR底膠涂刷范圍大于 SR防滲蓋片（厚 7mm）覆蓋范圍 1cm。等SR防滲蓋片底膠表面干（黏手不沾手）后。采用 SR-2塑性止水材料（膠泥狀）進(jìn)行局部找平，平順過(guò)渡、保證壁面無(wú)明顯錯(cuò)臺(tái)后粘貼SR防滲蓋片，粘貼SR防滲蓋片時(shí)，從左向右或從右向左粘貼，并隨SR防滲蓋片的粘貼進(jìn)度利用光滑的木棍、橡皮棍由一端向另一端趕盡空氣，為保證防滲蓋片與底膠緊密結(jié)合，在施工過(guò)程中可用木榔頭（或橡膠榔頭）對(duì)SR防滲蓋片、蓋片周邊進(jìn)行表面敲打，直至密實(shí)。

防滲保護(hù)蓋片四邊的防護(hù)。為減小后期水壓力對(duì) SR防滲蓋片兩側(cè)的破壞，將 SR防滲蓋片4條外邊封邊，可采用氯丁橡膠與 30mm×30mm×3mm角鋼相結(jié)合封閉，氯丁橡膠與混凝土之間采用環(huán)氧基液或廠家提供的專用粘接劑粘貼，SR防滲蓋片與角鋼結(jié)合處的表面涂刷HK961防護(hù)涂料，角鋼的固定采用鉆孔上φ10錨栓（筋）的方法，錨栓孔洗干凈后注入適量1450環(huán)氧樹(shù)脂或HK—982樹(shù)脂錨固劑，然后插入錨栓（筋），在錨固劑凝固前不得擾動(dòng)錨栓（筋）。

防滲保護(hù)蓋片表面的防護(hù)。對(duì)SR防滲蓋片間拼縫間隙，采用 HK961防護(hù)涂料涂刷，為防止硬物擊穿而影響其防滲性能，可在SR防滲蓋片外采用鋼筋混凝土板進(jìn)行封閉保護(hù)，在鋼筋混凝土板施工不便的地方采用6mm厚聚乙烯板對(duì)其進(jìn)行封閉防護(hù)。

五、混凝土表面缺陷處理

混凝土表面缺陷應(yīng)先進(jìn)行認(rèn)真檢查，查明表面缺陷的部位、類型、程度和規(guī)模，處理中應(yīng)遵循盡量少損傷母體混凝土的原則；永久外露面還需滿足建筑物外觀需要并盡量選擇無(wú)機(jī)材料。

1、外露鋼筋頭、管件頭的處理

高速水流過(guò)流面將鋼筋頭、管件頭用砂輪沿混凝土面切割掉，采用電鉆（或砂輪）切出規(guī)則的周邊，鑿深25mm后割除漏出的管件頭。保留剩余鋼筋頭，將孔內(nèi)殘碴清除并清洗干凈后填預(yù)縮砂漿夯實(shí)抹平。一般混凝土面用砂輪沿混凝土表面將鋼筋頭、管件頭切除并與研磨到混凝土面以下1～2mm，采用防銹涂料進(jìn)行表面涂刷，2～3遍為宜，顏色與混凝土的顏色應(yīng)協(xié)調(diào)，也可采用環(huán)氧膠泥抹平。

2、表面蜂窩、麻面、氣泡密集區(qū)的處理

高速過(guò)水面缺陷較小（深度<5mm）時(shí)一般只作打磨處理，磨平后表面再涂一層環(huán)氧基液；缺陷深度較大（≥5mm）時(shí)可鑿出平面形狀是一個(gè)四邊形或多邊形，麻面混凝土鑿除的深度為最深凹部位厚度，采用環(huán)氧砂漿或預(yù)縮砂漿填充。一般混凝土外露面，打磨或鑿除缺陷后宜采用預(yù)縮砂漿、丙乳砂漿或環(huán)氧砂漿修復(fù)，有外觀要求的外露面其顏色與混凝土顏色應(yīng)相近。

3、錯(cuò)臺(tái)、掛簾的處理

采用鑿除砂輪打磨使其與周邊混凝土平順銜接，其順?biāo)飨蚣按怪彼飨蚱露葷M足過(guò)水要求。

4、混凝土表面氣泡的處理

有要求是可用小鋼件鑿開(kāi)并清除孔周的乳皮，經(jīng)清洗和吸干水分后，采用環(huán)氧膠泥或用比母體混凝土標(biāo)號(hào)高一級(jí)的水泥砂漿修補(bǔ)；

5、大面積缺陷的處理

對(duì)于需采取鑿除填補(bǔ)方式修補(bǔ)的缺陷，若修補(bǔ)面積較大空腔時(shí)先鑿除一定深度后在修補(bǔ)基面混凝土內(nèi)布設(shè)錨筋，修補(bǔ)體內(nèi)布置鋼筋。然后分層回填環(huán)氧砂漿

6、混凝土內(nèi)部架空處理

混凝土內(nèi)部架空缺陷處理以灌注水泥漿為主。直接對(duì)檢查孔進(jìn)行封孔，一般采用濃水泥漿封孔，壓力0.2～0.3MPa；對(duì)檢查孔進(jìn)行孔內(nèi)循環(huán)灌漿；灌漿孔依據(jù)缺陷區(qū)壓水（氣）內(nèi)串通性情況，一般按孔距2.0～4.0m布置灌漿孔。灌漿起始?jí)毫σ话銖?.1MPa開(kāi)始，以后每隔5～15min增壓0.1MPa，最大壓力一般不超過(guò)0.3MPa。特殊部位要另行計(jì)算核定最大允許灌漿壓力。

7、混凝土止排水缺陷處理

伸縮縫滲漏處理可采用嵌填法、粘貼法、錨固法及灌漿法等。一般非過(guò)流面結(jié)構(gòu)縫接縫止水失效時(shí)，宜采用灌漿法修補(bǔ)，如失效嚴(yán)重，宜進(jìn)行修復(fù)，止水修復(fù)宜采用嵌填法、粘貼法、錨固法等。低速水流區(qū)過(guò)流面結(jié)構(gòu)縫接縫止水失效時(shí)，宜進(jìn)行修復(fù)。過(guò)流建筑物過(guò)流面排水系統(tǒng)失效時(shí)，在過(guò)流面補(bǔ)鉆傾向以水流向一致的排水孔。

灌漿法適用于迎水面伸縮縫局部處理。灌漿材料可選用彈性聚氨酯、改性瀝青漿材等。灌漿一般自低處向高處推進(jìn)，當(dāng)前孔排漿時(shí)，后孔結(jié)束灌漿。對(duì)于漏水量較大部位，可提前4h以不大于0.10MPa的壓力，灌注加有速凝劑的漿液，防止堵塞排設(shè)施。

嵌填法的彈性嵌縫材料可選用橡膠類、瀝青基類或樹(shù)脂類等，沿縫鑿一定寬度和深度的V形槽，清除縫內(nèi)雜物及失效的止水材料，并沖洗干凈；槽面涂刷膠粘劑，槽底縫口設(shè)隔離棒，嵌填彈性嵌縫材料；回填彈性樹(shù)脂砂漿與原混凝土面齊平。

錨固法適用于迎水面伸縮縫止水修補(bǔ)，修補(bǔ)時(shí)做好伸縮縫的止水搭接。止水材料可選用橡膠、紫銅、不銹鋼等片材，并與原止水材一致，錨固件采用錨固螺栓、鋼壓條等。沿縫兩側(cè)鑿一定寬度和深度的糟，縫兩側(cè)各鉆一排錨栓孔，在止水片上開(kāi)孔，將止水片準(zhǔn)確地套在錨栓上，安裝壓板，擰緊螺母。

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（作者單位：玉龍縣水務(wù)局）