淺析水工混凝土裂縫的預防與處理

【摘要】由于水工混凝土經常暴露在大氣與水之中，經常受到水流的沖刷、日曬和雨、雪、風、霜、水的侵蝕以及冰凍、干濕等作用，極易出現裂縫等問題，裂縫的出現，將對混凝土質量產生一定影響，因此，水工混凝土裂縫預防和處理工作至關重要，馬虎不得。

【關鍵詞】水工混凝土；裂縫；預防；處理；注意事項

水工混凝土裂縫是水工建筑物最為常見的病害之一，產生的原因是多種多樣的，裂縫對水工建筑物的危害程度不一，還可能誘發其他病害的發生和發展，對水工建筑物的耐久性產生巨大的危害，因此，必須對此加以重視，并采取措施加以解決。

一、水工混凝土裂縫存在的危害

混凝土裂縫將使水工建筑物產生滲漏，滲漏的結果，一方面在壓力水作用下使裂縫逐步擴寬和發展；另一方面當水滲入混凝土內部后首先會引起水解破壞，并可能由此導致混凝土結構物的破壞，根據調查，由裂縫引起的各種不利結果中，滲漏水占60%。由于混凝土碳化會加劇混凝土收縮開裂，導致混凝土結構物破壞，混凝土裂縫的存在，能使空氣中的二氧化碳極易滲透到混凝土內部與水泥的某些水化產物相互作用形成碳酸鈣，這就是常說的混凝土碳化。在潮濕的環境下二氧化碳能與水泥中的化學成分相互作用，使混凝土的堿度降低，使鋼筋純化膜遭受破壞，當水和空氣同時期滲入，鋼筋就產生銹蝕。混凝土的裂縫還會使混凝土對鋼筋的保護作用削弱，在裂縫部位，水拉性能減弱，裂縫進一步擴大，形成更大的危害。綜上，混凝土裂縫對混凝土結構物的結構強度和穩定性具有直接的影響，會降低混凝土結構物的結構強度和整體穩定性，輕則影響建筑物的外觀和正常使用，嚴重的貫穿性裂縫甚至可能導致混凝土結構物的完全破壞。

二、造成水工混凝土裂縫出現的原因

1. 溫度原因造成的混凝土裂縫出現

受溫度影響出現的裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中，溫度裂縫的走向通常無一定規律，大面積結構裂縫常縱橫交錯；梁板類長度尺寸較大的結構，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，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，另外混凝土硬化時會釋放大量水化熱，導致混凝土內脹外縮，在混凝土表層產生拉應力，當拉應力超過混凝土的允許抗拉強度時，產生表面裂縫，此種裂縫的出現會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等。

2.水分流失過快造成的混凝土裂縫出現

混凝土在凝結之前，表面因失水較快而產生收縮，一般在干熱或大風天氣出現，裂縫多呈中間寬兩端細且長短不一、互不連貫狀態。其產生的主要原因為：混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小，或者混凝土剛剛終凝而強度很小時，受高溫或較大風力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮，因此產生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間、環境溫度、風速、相對濕度等等。

3.化學成分造成的混凝土裂縫出現

混凝土加水拌和后，水泥中的堿性物質與活性骨料中活性氧化硅等起反應，析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質中吸水膨漲，體積增大三倍，這種化學反應導致混凝土體積發生變化，從而使混凝土漲裂產生裂縫。

4.施工不當造成的混凝土裂縫

在施工過程中，由于施工不當造成的混凝土裂縫也時常存在，許多裂縫的產生是由于結構地基土質不勻、松軟，或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致；或者因為模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動等所致，特別是在冬季，施工不當，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產生不均勻沉降，致使混凝土結構產生裂縫。

三、水工混凝土裂縫的預防

1.嚴格混凝土原材料的選擇和配比

盡可能使用低水熱化水泥，控制原材料的質量不使混凝土產生收縮，采集原材料進行試拌，盡可能地減少水泥用量，添加Ⅰ級粉煤灰，將水膠比控制在規范允許的范圍內，粗骨料采用二級配。摻入適量的粉煤灰對改善混凝土的和易性，降低溫升，減少收縮，提高抗侵蝕具有良好的作用。

2.嚴格控制混凝土內部溫度和合理施工安排

如大體積混凝土內部埋設熱電耦測溫，掌握混凝土內部的溫升變化及內部最高溫度的發生時間，通過蓄熱保溫使混凝土內外溫差控制在25℃以內。同時，混凝土的澆筑盡可能避開高溫、曝曬、多風、降溫的天氣，同時注意地質變化，若需要上述條件下施工時必須有相應勘測、遮擋、保溫措施。

3. 防失水養護

良好的養護可使混凝土保持或接近飽和狀態，水化作用速度最大，也是控制混凝土裂縫發生的措施之一，一般保溫、保濕養護不得少于14天，同時，及時進行灑水等措施，避免水分過快損失造成裂縫出現。

4.防止化學反應造成的裂縫出現

選擇抗腐蝕性強的鋼筋材料和混凝土材料，避免使用堿骨料等措施，對防止混凝土裂縫有較好的效果。堿骨料化學反應對結構的耐久性影響很大，為控制堿骨料的化學反應，最好選擇優質骨料和低含堿量的水泥以及中性拌和水，在提高混凝土密實度的同時合理降低水灰比。

四、水工混凝土裂縫的處理

1.混凝土表面修補法

表面修補法是一種簡單、常見的修補方法，它主要適用于穩定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂，通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

2.填充處理法

對于裂縫寬度大于0.5mm的裂縫，沿裂縫處鑿成“U”形或“V”形槽，槽頂寬約10cm，在槽中充填密封材料，充填材料采用水泥砂漿、環氧砂漿、彈性環氧砂漿、聚合物水泥砂漿等。如果鋼筋混凝土結構中鋼筋已經銹蝕，則將混凝土鑿開到能夠處理已經生銹的鋼筋部分，將鋼筋除銹，再在槽中充填水泥砂漿或環氧樹脂砂漿等材料。

3.注入處理法

注入法分壓力注入法（灌漿法）與真空吸入法兩種，灌漿法適應于較深較細的裂縫，而真空注入法則利用真空泵使縫內形成真空，將漿材注入縫內，該方法適應于各種表面裂縫的修補。灌漿材料有水泥漿材、普通環氧漿材、彈性聚氨酯漿材、水溶性聚氨酯漿材等。

4.電化學處理法

電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態，鈍化鋼筋，以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。

5.新仿生自愈合處理法

仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組織對受創傷部位自動分泌某種物質，而使創傷部位得到愈合的機能，在混凝土的傳統組分中加入某些特殊組分，如含粘結劑的液芯纖維或膠囊，在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統，當混凝土出現裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

五、總結

隨著社會的不斷進步，更多的更大水工混凝土結構會出現，而裂縫的存在會給這些結構造成安全方面的危害，因此，要從日常的施工、維護方面入手，防止裂縫出現，對裂縫出現后積極進行相關處理，將危害降到最低，避免造成財產和安全的損失。

參考文獻：

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