水工混凝土裂縫的預防與處理

楊中義

近代科學研究和大量的混凝土工程實踐證明，在混凝土工程中裂縫問題是不可避免的，在一定的范圍內也是可以接受的，只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內，對水工建筑物安全是不會產生不良影響的。鋼筋混凝土規范也明確規定[1]：有些結構在所處的不同條件下，允許存在一定寬度的裂縫。但在施工中應盡量采取有效措施控制裂縫產生，使結構盡可能不出現裂縫或盡量減少裂縫的數量和寬度，尤其要盡量避免有害裂縫的出現，從而確保工程質量。

迄今為止，在設計時幾乎所有的混凝土都允許一定范圍內開裂，從結構設計的安全性方面講，這是沒有問題的。但問題的關鍵在于一旦出現裂縫，在各種外力的作用下，尤其是水下結構，在高水頭的水壓力以及侵蝕性媒介對裂縫的破壞性作用，可能會造成結構設計允許開裂的裂縫進一步擴張和蔓延。

一、水工混凝土裂縫產生的因素

按裂縫產生的原因劃分有：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、養護、堆放、運輸、吊裝等）引起的裂縫。

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。

按裂縫深度劃分有：貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。

水工建筑物產生裂縫因素有以下幾種：

大體積混凝土水化時產生的大量水化熱得不到散發，導致混凝土內外溫差較大，使混凝土的形變超過極限引起裂縫。

混凝土在硬化的過程中，由于干縮引起的體積變形受到約束時產生的裂縫，這種裂縫的寬度有時會很大，甚至會貫穿整個構件。

二、水工混凝土裂縫的防止措施

設計單位應該提出混凝土施工溫度控制的具體要求和混凝土養護的基本要求，控制外加劑的品種和摻量，確保混凝土收縮與膨脹相抵消；按《規范》要求設置必要的變形縫。

混凝土配合比設計時，在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應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）”的設計準則，生產出“高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值”的抗裂混凝土。施工時要嚴格控制混凝土配合比，計量要準確，坍落度抽檢工作要加強，不能流于形式。

配置大體積混凝土宜使用低水化熱水泥，如硅酸鹽水泥或普通硅酸水泥、礦渣水泥，此外可摻加膨漲劑、適量的粉煤灰等，摻粉煤灰是一項既能減少由溫度應力而使大壩開裂的危險，又能提高混凝土某些性能的經濟有效的措施；同時要采用塑料薄膜和草袋覆蓋，以確保混凝土內外溫差小于25°。根據構造要求情況配置必要的鋼筋起到限裂的作用。

三、水工混凝土工程的常見缺陷修補

1.開槽法修補裂縫。

采用環氧樹脂：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、水泥當中，再用人工繼續攪拌。最后用少量的丙酮將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度（約0.4斤丙酮就可以了）。及時將已拌好的改性環氧樹脂砂漿用橡膠桶裝到已鑿好洗凈吹干后的砼鑿槽內進行嵌入。從砂漿開始拌和到嵌入砼縫內，一組砂漿的整個施工過程需要30分鐘左右完成。

嵌入后的砂漿養護即砂漿嵌入縫槽內處理好后兩小時以內及時用毛氈、麻袋將聚硫橡膠改性環氧樹脂砂漿進行覆蓋，待完全初凝后，開始用水養護。

2.低壓注漿法修補裂縫。

低壓注漿法適用于寬度為0.2mm～0.3mm的混凝土裂縫修補。修補工序如下：裂縫清理—試漏—配制注漿液—壓力注漿—二次注漿—清理表面。

當裂縫數量較多時，先要在裂縫位置上貼醫用白膠布，再用窄毛刷沾漿沿裂縫來回涂刷封縫，使裂縫封閉，大約10分鐘后，揭去膠布條，露出小縫，粘貼注漿嘴用鍵包嚴。固化后周邊可能有裂口，必須反復用漿補上，以避免注漿漏漿。注漿操作一般在粘嘴的第二天進行，若氣溫高的話，半天就可注漿。操作時先用補縫器吸取注漿液，插入注漿嘴，用手推動補縫器活塞，使漿液通過注漿嘴壓入裂縫，當相鄰的嘴中流出漿液時，就可拔出補縫器，堵上鋁鉚釘。一般由上往下注漿，水平縫一般從一端到另一端逐個注漿。為了保證漿液充滿，在注漿后約半小時可以對每個注漿嘴再次補漿。

3.表面覆蓋法修補裂縫。

這是一種在微細裂縫（一般寬度小于0.2mm）的表面上涂膜，以達到修補混凝土微細裂縫的目的。分涂覆裂縫部分及全部涂覆兩種方法，這種方法的缺點是修補工作無法深入到裂縫內部，對延伸裂縫難以追蹤其變化。

表面覆蓋法所用材料視修補目的及建筑物所處環境不同而異，通常采用彈性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜（粘貼）等。施工時，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，再用修補材料涂覆表面。

除以上三種常用混凝土裂縫修補法外，還有結構加固法、混凝土置換法、電化學防護法、仿生自愈合法等修補方法，要根據工程具體情況選用合適的混凝土裂縫修補方法。

四、結論

裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象，它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，因此要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展，保證建筑物和構件安全、穩定地工作。endprint