水工混凝土裂縫成因及處理

狄宜明

（安徽省巢湖市公路局和縣分局，安徽 巢湖 238200）

1 引言

在水利水電工程施工中，混凝土是工程中使用最普遍，用量廣泛的一種混合材料。雖然使用率高，但混凝土均勻性差，離散性大，特別容易產(chǎn)生裂縫的特性，是長期困擾著工程技術(shù)人員的難題。作者根據(jù)自己多年的施工經(jīng)驗，總結(jié)了水工建筑物的混凝土裂縫主要有以下幾種:

1.1 收縮裂縫。混凝土微觀裂縫一般肉眼看不到，它是內(nèi)部固有的一種裂縫，也是不連貫的。寬度在0.05mm以下這種混凝土本身固有的微觀裂縫，在荷載不超過設(shè)計規(guī)定的情況下視為無害。但宏觀裂縫則要認真分析判斷其形式。宏觀裂縫一般則認為是寬度大于0.05mm以上的裂縫。收縮裂縫:即在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起混凝土收縮而產(chǎn)生的裂縫。收縮裂縫多為規(guī)則的條狀，很少交叉，常發(fā)生在結(jié)構(gòu)的變截面處，往往與受力鋼筋平行。這種裂縫多發(fā)生在大體積的混凝土和梁、板、柱等塊體構(gòu)件，危害較大，尤其是暴露在大氣中的構(gòu)筑物影響更大。如不加以防止，很可能會造成嚴重后果。

1.2 超載裂縫。即混凝土構(gòu)件超載使用時，造成變形、受力不均等原因產(chǎn)生的裂縫，一般均發(fā)生在構(gòu)件受力彎矩最大的部位，成條狀，但分布不像收縮裂縫那樣均勻，擴展方向也相反，一般沿受力鋼筋垂直方向或斜向發(fā)展。產(chǎn)生超載裂縫的原因，往往是在施工中構(gòu)件上受到了不適當?shù)氖┕ず奢d或者上部建筑物過早施工。

1.3 沉降裂縫。即因地基差異沉降或構(gòu)件結(jié)合不良、剪應力超過設(shè)計強度而產(chǎn)生的一種混凝土裂縫，多見于填土地基、樁基沉降不均勻的各種基礎(chǔ)與墻體。這種裂縫一般與地面垂直，或成30°～40°角方向發(fā)展，寬度因荷載大小而異，與沉降值成比例。沉降裂縫危害極大，并且很難處理。因此在設(shè)計上必須采取有效措施，在先期探測、施工和使用過程中斗要加強觀測和巡視。

1.4 溫度裂縫。溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯;梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊;深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細，而冷縮裂縫的粗細變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。

2 預防混凝土裂縫的方法

2.1 設(shè)計方面。在設(shè)計上要注意到那些容易開裂的部位，如深基與淺基、高低跨處等，應考慮到由于地基的差異沉降或結(jié)構(gòu)原因而引起的薄弱環(huán)節(jié)，在設(shè)計中加以解決。在構(gòu)件截面允許、配筋率不變而且在澆筑方便的情況下，鋼筋直徑越細、間距越小則對預防開裂越有利。

2.2 施工方案與預防方面。采取良好的施工方案與預防措施，對控制混凝土裂縫著很大的關(guān)系。施工方案主要應確定一定的澆筑量，施工縫間距、位置及構(gòu)造、澆筑時間、運輸及振搗等。一次澆筑長度由垂直施工縫分割，最好是設(shè)置在變截面處或承受拉、剪、彎應力較小的部位。除控制一次澆筑厚度外，分層位置即水平施工縫設(shè)留位置也應加以注意。一般來說，應盡量留在變截面處，或遠離受拉鋼筋部位而設(shè)在混凝土的受拉區(qū)，確定澆筑時間的原則應盡量避開炎熱天氣和晝夜溫差大的日子。如果必須在夏季施工，則應采取材料降溫措施來控制混凝土入模溫度。

2.3 施工質(zhì)量方面。由于施工質(zhì)量原因而產(chǎn)生的裂縫發(fā)生率在95%以上，如果在施工階段控制住了裂縫，則在使用階段開裂的可能性也就小了。因此，施工階段是裂縫預防的主要階段，在施工階段要注意以下幾個問題:混凝土要有合適的配合比，選擇合適的配合比，不僅要滿足強度要求、施工要求，還要考慮從防止產(chǎn)生裂縫的需要出發(fā)。適當?shù)倪x擇好水灰比，在滿足強度的原則下，盡可能減少水泥用量。鋼筋的成型和模板安裝位置要準確、牢固，以免施工中發(fā)生變形。鋼筋上的污物和氧化層要清除，以免影響?zhàn)そY(jié)力。澆筑和振搗操作要合理，特別是振搗操作技術(shù)往往不被人們所重視。振搗不足就無法保證混凝土應有的密實度，過分的振搗則對水泥混凝土均勻有害，要恰到好處。

2.4 養(yǎng)護方面。養(yǎng)護的目的是使混凝土正常硬化，強度增長，不受或少受外界影響。關(guān)鍵是設(shè)法使混凝土溫度慢慢下降到接近外界氣溫，縮小降溫過程的溫差。以便減小溫度應力，盡量防止裂縫的產(chǎn)生。常規(guī)的養(yǎng)護方法是噴水，對一般混凝土結(jié)構(gòu)，減少表面收縮，防止龜裂是可行的。大體積混凝土由于塊體內(nèi)外溫度不一致，強度增長不同，常常是在強度增長慢的表面開裂，其養(yǎng)護就不能只滿足于常規(guī)方法。具體說，盡量晚拆模，拆模后要立即覆蓋或及時回填，避開外界氣候的影響，養(yǎng)護期應以混凝土強度增長最快的階段為準，即7～28d，時間增加幾天效果更好。

3 混凝土裂縫的處理方法

經(jīng)過調(diào)查分析，確認在裂縫不降低承載力的情況下，通常采取表面修補法、充填法、注入法等處理方法:

3.1 表面修補法。該法適用于縫較窄，用以恢復構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時所采用，常用的是沿混凝土裂縫表面鋪設(shè)薄膜材料，一般可用環(huán)氧類樹脂或樹脂浸漬玻璃布。

3.2 充填法。當裂縫較寬時，可沿裂縫砼表面鑿成V形或U形槽，使用樹脂砂漿材料進行填充，也可使用水泥砂漿或瀝青等材料。

3.3 注入法。當裂縫寬度較小且較深時，可采用將修補材料注入混凝土內(nèi)部的修補方法，首先裂縫處設(shè)置注入用管，其他部位用表面處理法封住，使用低粘度環(huán)氧樹脂注入材料，用電動泵或手動泵注入修補。如果裂縫影響到結(jié)構(gòu)安全，可采取圍套加固法、鋼箍加固法、粘貼加固法等結(jié)構(gòu)加固法。此方法屬結(jié)構(gòu)加固，須經(jīng)設(shè)計驗算同意后方可進行。

3.4 圍套加固法。在周圍尺寸允許的情況下，在結(jié)構(gòu)外部一側(cè)或數(shù)側(cè)外包鋼筋砼圍套，以增加鋼筋和截面，提高其承載力;對構(gòu)件裂縫嚴重，尚未破碎裂透或一側(cè)破裂的，將裂縫部位鋼筋保護層鑿去，外包鋼絲網(wǎng)一層;大型設(shè)備基礎(chǔ)一般采取增設(shè)鋼板箍帶，增加環(huán)向抗拉強度的方法處理。

3.5 鋼箍加固法。在結(jié)構(gòu)裂縫部位四周加U型螺栓或型鋼套箍將構(gòu)件箍緊，以防止裂縫擴大和提高結(jié)構(gòu)的剛度及承載力。加固時，應使鋼套箍與混凝土表面緊密接觸，以保證共同工作。

3.6 粘貼加固法。將鋼板或型鋼用改性環(huán)氧樹脂和粘結(jié)劑，粘結(jié)到構(gòu)件砼裂縫部位表面，使鋼板或型鋼與混凝土連成整體共同工作。粘結(jié)前，鋼材表面進行噴砂除銹，混凝土刷凈干燥，粘結(jié)層厚度可為1～4mm。

結(jié)語

綜上所述，混凝土裂縫應根據(jù)成因具體問題具體分析，貫徹預防為主的原則，完善設(shè)計及加強施工等方面的管理，使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫數(shù)量和寬度，以確保混凝土施工的結(jié)構(gòu)安全性。

[1]趙立云，董偉，胥姍姍.水工混凝土裂縫成因及控制[J].山西建筑，2010(9):162-163.

[2]張鵬飛，覃巫黃.水工混凝土裂縫的成因及防治[J].珠江水運，2009(9):55-57.