水利工程中混凝土裂縫的處理技術(shù)

湯忠學(xué)

（安徽水利開發(fā)股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 前言

在大型的水利工程建筑中，由于混凝土的價(jià)格低廉、硬度高強(qiáng)、耐腐蝕、老化緩慢、可塑性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。但是由于水泥的一些固有的特性，以及各種輔料、施工工藝及外界環(huán)境等原因的影響，大體積混凝土的裂縫在所難免。一直以來裂縫是水利工程混凝土最常見的缺陷之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)很少有混凝土建筑物沒有裂縫。裂縫的出現(xiàn)，輕者影響建筑物的美觀和壽命，重者破壞建筑物的完整性和安全性。因此必須對水利工程混凝土的裂縫現(xiàn)象給予足夠重視，分析產(chǎn)生裂縫的原因，選擇好處理方案，控制和減少裂縫的危害。

2 裂縫的主要原因

2.1 裂縫的分類

2.1.1 按裂縫的安全危害性分類

危害性裂縫，該裂縫使建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定安全等系數(shù)降低到臨界值或以下；重要裂縫，該裂縫使建筑強(qiáng)度和穩(wěn)定安全系數(shù)有所降低；一般裂縫，該裂縫使得對建筑物強(qiáng)度和穩(wěn)定性安全系數(shù)降低較小。

2.1.2 按裂縫對建筑物耐久性分類

對建筑物有實(shí)質(zhì)性危害的裂縫，可降低結(jié)構(gòu)耐久性的裂縫；對建筑無實(shí)質(zhì)性危害的裂縫，可隨結(jié)構(gòu)溫度趨于穩(wěn)定而閉合或僅對結(jié)構(gòu)美觀有所影響，但不降低建筑物耐久性。

2.1.3 按裂縫的方向、形狀分類

可以分為水平裂縫、垂直裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫以及放射狀裂縫等。

2.1.4 按裂縫深度劃分

可劃分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫。

2.2 裂縫的主要成因

2.2.1 混凝土的熱學(xué)性能

包括導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)、比熱、熱膨脹系數(shù)、絕熱溫升等。其中熱膨脹系數(shù)值直接關(guān)系到溫度收縮應(yīng)力，與骨料的巖性關(guān)系密切，例如石灰?guī)r的熱膨脹系數(shù)較小，石英巖的熱膨脹系數(shù)較大，在相同的溫差作用下，兩者溫度應(yīng)力可相差一倍。

2.2.2 混凝土的力學(xué)性能

包括抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量、極限拉伸值、徐變度、自身體積變形等。其中自身體積變形值主要取決于水泥中的礦物成分，水泥品種不同、自身體積變形有正有負(fù)。自身體積變形為正表示體積膨脹，有利于防止裂縫，自身體積變形為負(fù)表示體積收縮，會(huì)給大體積混凝土裂縫帶來不利影響。

2.2.3 施工工藝的影響

大部分工程混凝土的原材料在攪拌、運(yùn)輸、平倉振搗、養(yǎng)護(hù)和表面保護(hù)等環(huán)節(jié)上，沒有得到足夠的重視和嚴(yán)格的控制，造成混凝土質(zhì)量差、強(qiáng)度不均勻、降低了混凝土的抗裂能力。

2.2.4 工程運(yùn)行的影響

工程運(yùn)行不當(dāng)也會(huì)產(chǎn)生裂縫，工程結(jié)束后產(chǎn)生的裂縫一般與工程設(shè)計(jì)、工程施工密切相關(guān)。工程運(yùn)行條件惡劣也可造成裂縫。

3 裂縫的處理技術(shù)

3.1 表面處理

表面處理技術(shù)的目的是為了進(jìn)行縫口封閉，以防止?jié)B漏和鋼筋銹蝕。該技術(shù)主要包括沿縫口鑿槽嵌縫、縫口貼橡皮板、縫口涂刷、高分子聚合物縫口浸漬。

（1）縫口鑿槽嵌縫技術(shù)。對平面上的表面淺層裂縫常用的鑿槽法處理，即在裂縫兩側(cè)用風(fēng)鎬、風(fēng)鉆或人工將混凝土鑿至看不到裂縫為之。當(dāng)深度小于20厘米的裂縫，可不采用其他措施；當(dāng)裂縫超過20厘米時(shí)，可在槽內(nèi)鋪涂砂漿抹平，表面上可以再鋪設(shè)鋼筋。

（2）縫口貼橡皮板技術(shù)。縫口貼橡皮板主要用于處理擋水壩段迎水面裂縫，防滲效果好，由于橡皮彈性好和抗?jié)B性能優(yōu)越，用以修補(bǔ)尚未穩(wěn)定的裂縫為宜；常用的橡皮板厚度越為5毫米，為粘貼牢固，橡皮表面應(yīng)先用鋼絲刷刷毛進(jìn)行表面鑿毛。

（3）縫口涂刷技術(shù)。該技術(shù)適用于擋水大壩上游裂縫防滲。一般壩體裂縫采用瀝青席防滲層，先將壩體疏松層鑿除，涂抹清底油，然后鋪上瀝青席做防滲層，在其上澆一層混凝土，以便對瀝青席起保護(hù)作用。同時(shí)可對大壩空腔進(jìn)行保溫，在原封腔板面鋪設(shè)厚度為15厘米的瀝青膨脹珍珠巖，其上再鋪設(shè)瀝青席做防滲層。

（4）開槽法修補(bǔ)裂縫技術(shù)。該技術(shù)修補(bǔ)較寬裂縫大于0.5毫米，采用環(huán)氧樹脂：10，聚硫橡膠：3，水泥：12.5，砂：28。首先用人工將曬干篩后的砂、水泥按比例配好攪拌均勻后，將環(huán)氧樹脂聚硫橡膠也按配比拌勻。然后摻入已拌好的砂、水泥當(dāng)中，再用人工繼續(xù)攪拌。最后用少量的丙酮將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度。及時(shí)將已拌好的改性環(huán)氧樹脂砂漿用橡膠桶裝到已鑿好洗凈吹干后的混凝土鑿槽內(nèi)進(jìn)行嵌入。

（5）表面覆蓋法修補(bǔ)技術(shù)。該技術(shù)是一種在微細(xì)裂縫的表面上涂膜，以達(dá)到修補(bǔ)混凝土微細(xì)裂縫的目的。分覆裂縫部分及全部涂覆兩種方法，這種方法的缺點(diǎn)是修補(bǔ)工作法深入到裂縫內(nèi)部，對延伸裂縫難以追蹤其變化。表面覆蓋法所用材料視修補(bǔ)目的及建筑物所處環(huán)境不同而異，常采用彈性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。工時(shí)，首先用鋼絲刷子將混凝土表面打毛，清除表面附著物，用水沖洗干凈后充分干燥，然后用樹脂充填混凝土表面的氣孔，再用修補(bǔ)材料涂覆表面。

（6）高分子聚合物縫口浸漬技術(shù)。浸漬是高分子材料的復(fù)合單體聚合作用，對混凝土表層產(chǎn)生浸漬滲入，強(qiáng)化低強(qiáng)混凝土表面，同時(shí)使表面淺層裂縫的縫口粘合。

3.2 灌漿處理技術(shù)

灌漿技術(shù)是混凝土裂縫內(nèi)部補(bǔ)強(qiáng)最重要的方法，應(yīng)用最廣，主要用于深層及貫穿裂縫補(bǔ)縫。灌漿技術(shù)的目的是為了恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性和設(shè)計(jì)應(yīng)力狀態(tài)。

（1）水泥灌漿技術(shù)。由于水泥是一種顆粒型材料，經(jīng)水?dāng)嚢韬蟮乃酀{是一種懸濁液體，在其凝固過程中體積發(fā)生收縮，硬化后在縫內(nèi)留下一條隙縫。當(dāng)隙縫較小時(shí)，水泥顆粒是無法灌入的，故水泥漿僅用于灌注寬度大于2毫米的裂縫。灌漿法主要適用于對結(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。

（2）低壓注漿法修補(bǔ)技術(shù)。該技術(shù)適用于寬度為0.2-0.3毫米的混凝土裂縫修補(bǔ)。修補(bǔ)工序如下：裂縫清理“試漏”配制注漿液“壓力注漿”二次注漿“清理表面”。當(dāng)裂縫數(shù)量較多時(shí)，先要在裂縫位置上貼醫(yī)用白膠布，再用窄毛刷沾漿沿裂縫來回涂刷封縫，約10分鐘后，粘貼注漿嘴用鍵包嚴(yán)。固化后周邊可能有裂口，必須反復(fù)用漿補(bǔ)上，以避免注漿漏漿。注漿操作一般在粘嘴的第二天進(jìn)行，若氣溫高的話，半天就可注漿。操作時(shí)先用補(bǔ)縫器吸取注漿液，插入注漿嘴，用手推動(dòng)補(bǔ)縫器活塞，使?jié){液通過注漿嘴壓入裂縫，當(dāng)相鄰的嘴中流出漿液時(shí)，就可拔出補(bǔ)縫器，堵上鋁鉚釘。為了保證漿液充滿，在注漿后約半小時(shí)可以對每個(gè)注漿嘴再次補(bǔ)漿。

（3）嵌縫封堵法。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。

（4）化學(xué)灌漿技術(shù)。化學(xué)漿是一種真溶液，滲透性能好，系當(dāng)前進(jìn)行混凝土裂縫灌漿的主要材料。其所用漿材主要有環(huán)氧、甲凝以及丙凝漿液。化學(xué)防腐是利用施加電場在介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達(dá)到防腐的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。

4 總結(jié)

混凝土裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)建筑中普遍存在的一個(gè)現(xiàn)象，這種裂縫的出現(xiàn)，一方面不僅影響到建筑的外部景觀，另一方面還能降低建筑物的抗?jié)B能力，引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，嚴(yán)重影響建筑物的承載能力。因此，要對混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對待，采用合理的方法進(jìn)行處理，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展。

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