水閘混凝土裂縫分析及防治措施

張文擴

（棗莊市勝利渠管理服務(wù)中心，山東 棗莊 277317）

水閘作為擋水、泄水或取水的建筑物應(yīng)用廣泛，混凝土是水工建筑物最主要的工程材料。水閘混凝土裂縫現(xiàn)象較為普遍，是當前水閘混凝土結(jié)構(gòu)在耐久性方面存在的主要問題。裂縫的存在會不同程度地引起鋼筋銹蝕、混凝土碳化、耐腐蝕能力降低、抗凍抗?jié)B性能減弱、降低混凝土結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)強度和整體穩(wěn)定性，影響建筑物的外觀、耐久性和正常使用及運行安全?；炷亮芽p問題不可能消除，但可將其控制在一定程度內(nèi)。因此，在水閘的施工管理中應(yīng)嚴格控制混凝土施工質(zhì)量，預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保障水利工程的質(zhì)量與安全。

1 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土是由膠凝材料、粗骨料、細骨料、水、外加劑和摻合料按一定比例配制，經(jīng)均勻攪拌，密實成型，養(yǎng)護硬化而成?；炷辆哂锌箟簭姸雀摺⒛途眯院?、強度等級范圍寬等特點，但混凝土的抗拉強度僅為其抗壓強度的1/10～1/20。引起混凝土裂縫的原因很多，包括干縮、混凝土內(nèi)部水化反應(yīng)、溫差、地基沉降變形等因素，主要有以下幾個方面。

1）塑性收縮裂縫?；炷翝仓筇幱谒苄誀顟B(tài)，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮?；炷帘砻嫠终舭l(fā)過快以及混凝土本身與外界氣溫相差懸殊，都易產(chǎn)生這種裂縫。

2）干縮裂縫。干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土澆筑凝結(jié)成型后，由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同，干燥收縮引起體積變化的不同，而導(dǎo)致變形不同，進而造成混凝土表面的縮裂。

3）溫度裂縫。溫度裂縫一般都發(fā)生在大體積混凝土中，主要是由溫度差異變化所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力造成。

4）沉降裂縫。當結(jié)構(gòu)物的地基不良，軟硬不均或局部存在松軟土，基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降而引起混凝土開裂。

5）堿骨料反應(yīng)裂縫。骨料中的活性硅與混凝土中的堿性材料發(fā)生緩慢的膨脹性化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了張應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土開裂破壞。

6）鋼筋腐蝕裂縫。當鋼筋混凝土處于不利環(huán)境，由于鋼筋保護層較薄，振搗不良，混凝土不密實或表面存有裂縫，會使環(huán)境中的氯離子和溶于水中的氧與混凝土中的鋼筋生銹生成氧化鐵，生銹的鋼筋體積膨脹，對周圍混凝土產(chǎn)生壓應(yīng)力，使混凝土脹裂。

2 預(yù)防混凝土裂縫的措施

產(chǎn)生裂縫的原因比較復(fù)雜，往往是多種因素造成的。有在施工期出現(xiàn)，也有在運行期由于溫差、超載等因素出現(xiàn)。調(diào)查統(tǒng)計表明，混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫占較大比重，產(chǎn)生的危害更大，特別是閘底板、墩、墻等結(jié)構(gòu)尺寸較大部位更易發(fā)生。如何控制大體積混凝土裂縫的發(fā)生既是施工關(guān)鍵點,也是大體積混凝土施工的難點?；炷潦┕?，要從原材料選擇、配合比設(shè)計、施工安排、施工質(zhì)量、混凝土溫度控制、養(yǎng)護和表面保溫等方面，采取綜合措施，防止混凝土產(chǎn)生裂縫。

1）塑縮和干縮裂縫預(yù)防?？刂铺烊簧笆嗔俊⑷斯ど笆酆亢蛙浫躅w粒含量，不允許含有泥塊，減小空隙率和砂率；把握好沖倉時間和質(zhì)量，保證底基面和模板濕潤；掌握好混凝土表面抹壓收光時間，保證抹壓作業(yè)的質(zhì)量，配備足夠作業(yè)施工人員，適當增加壓光遍數(shù)；及時進行混凝土的早期養(yǎng)護，表面保持濕潤，保證連續(xù)養(yǎng)護的時間。

2）溫度裂縫的預(yù)防措施。在混凝土配合比設(shè)計時要考慮溫度控制這一重要因素，盡量減少水泥水化熱溫升、提高混凝土力學(xué)性能；采用水化熱較低的水泥，優(yōu)先選用低熱或中熱硅酸鹽水泥；摻用活性摻合料，如摻加粉煤灰等，合理降低水泥用量。加大骨料粒徑、改善骨料級配，使用外加劑和降低混凝土的塌落度等措施，單位水泥用量較大幅度減少；選擇合適的氣溫和澆筑時間澆筑大體積混凝土，夏季可采用冷水或冰水攪拌混凝土,并對骨料進行預(yù)冷或覆蓋措施；可采用埋設(shè)冷卻水管等降溫措施，實時控制混凝土內(nèi)的溫度變化，內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)，使混凝土的溫度梯度不至過大，以有效控制裂縫的出現(xiàn)；延遲模板拆除時間，減少和控制內(nèi)外溫差；加強混凝土表面保溫和養(yǎng)護。合理采用以上措施，可有效減少混凝土表面裂縫的產(chǎn)生。

3）沉陷裂縫的預(yù)防。加強對結(jié)構(gòu)物地基的檢查驗收，做好不良地基的處理。水閘施工以“先深后淺，先重后輕、先主后次”的原則，合理組織安排，防止擾動地基，保證地基穩(wěn)定，預(yù)防混凝土沉降、位移、斷裂，在結(jié)構(gòu)允許條件下，合理設(shè)置沉降縫。在施工期間加強基坑降排水，防止混凝土地基被水浸泡。

4）堿骨料反應(yīng)裂縫預(yù)防。做好對砂石骨料堿活性試驗檢測，控制使用堿活性骨料，使用含堿量少的水泥和外加劑，采用能抑制堿骨料反應(yīng)摻合料粉煤灰、礦渣等。

5）鋼筋腐蝕裂縫預(yù)防。控制水泥及其他原料、拌和水中的氯離子的含量。加強對混凝土施工澆筑質(zhì)量的控制，增加混凝土的密實性。對混凝土蜂窩麻面和表面裂縫按混凝土缺陷分類和處理要求進行處理。嚴格控制鋼筋保護層的厚度，對鋼筋表面進行防護及對拉螺桿的封堵修補處理。

3 混凝土裂縫處理方法

裂縫的治理首先對裂縫進行觀測，分析成因，根據(jù)裂縫的性質(zhì)和具體情況制定裂縫處理方案，選擇相應(yīng)處理工藝和防水材料。以“治本為主、治表為輔、表本結(jié)合、綜合治理”的原則，采取灌、堵、嵌、涂等工藝相結(jié)合的裂縫處理技術(shù)，確保混凝土強度，恢復(fù)結(jié)構(gòu)主體功能。

1）表面封閉法。沿裂縫的走向，對裂縫兩側(cè)各10cm范圍內(nèi)的混凝土表面打磨平整，露出堅硬的集料新面，清理干凈，騎封涂刷封縫膠或抹壓封縫膠泥(如環(huán)氧膠、環(huán)氧膠泥、聚氨酯等材料)，涂刷均勻，抹壓粘接牢固。此方法適應(yīng)局部混凝土表面龜裂。

2）填充密封（嵌縫）法。沿裂縫鑿槽，清理干凈，在槽中嵌填止水材料，如聚合物水泥砂漿、塑料油膏、聚氯乙烯膠泥等進行封縫處理。此方法適用寬淺順直裂縫。

3）化學(xué)灌漿法。將化學(xué)漿料壓入混凝土的裂縫中，化學(xué)材料凝固硬化后與混凝土形成一體，起到補強、加固封堵的目的。要根據(jù)孔隙的大小、凝膠時間和材料的可灌性選用丙烯酰胺、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯等適當?shù)幕瘜W(xué)材料。注漿法施工時，注漿嘴應(yīng)按裂縫走向設(shè)置在裂縫交叉點、裂縫較寬處和端部，間距在0.2～0.5m之間。封縫膠固化后，應(yīng)進行氣壓試驗，檢查封密閉效果和注漿嘴之間的連通情況。灌漿順序為從下至上、從深至淺、從一側(cè)至另一側(cè)。注漿過程中保持壓力穩(wěn)定，控制規(guī)定的范圍內(nèi)，漿液注滿后移至相鄰孔繼續(xù)注漿，直至灌漿完成。此方法適用于混凝土主體龜裂縫。