水利工程混凝土裂縫成因及對策

郭玲玲

摘 要：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。為此，本文主要就水利工程混凝土裂縫成因作了具體的分析，并提出了相關的解決對策，以供參考。

關鍵詞：水利工程；混凝土裂縫；成因；對策

引 言：在水利工程中，混凝土裂縫卻成為常見的工程病害，它使裂縫使水工混凝土建筑物產生滲水、降低耐久性和對混凝土內部的鋼筋材料產生腐蝕，降低鋼筋混凝土結構的承載力、使用價值等。可以說，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。

1 水利工程混凝土裂縫危害

1.1 影響結構整體性

水利工程混凝土裂縫是混凝土結構的嚴重病害，貫穿裂縫和深層裂縫會破壞結構的整體性，改變混凝土的受力條件，從而使局部甚至整體結構有發生破壞的可能，嚴重影響建筑物的質量。剪切裂縫多發生在支座或者較大集中荷載附近，早期溫度裂縫直接影響鋼筋混凝土構件的完整性。當結構出現貫穿性裂縫時，要恢復結構的整體性就非常困難。混凝土早期表面裂縫在以后氣溫驟降形成的溫度應力和外力作用下，表觀裂縫可發展成具有破壞性的貫穿裂縫和深層裂縫。

1.2 致使結構使用功能失常

對堆石壩混凝土面板，由于外部環境產生的早期溫度裂縫通常貫穿于整個截面厚度，從而造成滲漏。對擋水建筑物而言說，裂縫滲漏水會嚴重影響建筑物的使用功能，雖然水量的損失本身并不嚴重，但裂縫的存在往往會限制蓄水位。

2 水利工程中混凝土裂縫產生的原因

2.1收縮裂縫

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。混凝土微觀裂縫一般肉眼看不到，它是內部固有的一種裂縫，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，在荷載不超過設計規定的情況下視為無害，反之有害。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生的裂縫。

2.2 沉降裂縫

即因地基差異沉降或構件結合不良、剪應力超過設計強度而產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與墻體。這種裂縫一般與地面垂直，或成300～400角方向發展，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。

2.3 超載裂縫

構件在超出設計的均布荷載或集中荷載作用下產生內力彎矩，出現垂直于構件縱軸的裂縫，構件在較大剪力作用下，產生斜裂縫，并向上、下延伸。即混凝土構件超載使用時，造成變形、受力不均等原因產生的裂縫，一般均發生在構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擴展。產生超載裂縫的原因，往往是在施工中構件上受到了不適當的施工荷載或者上部建筑物過早施工。

2.4 溫度裂縫

如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。當有約束時，混凝土熱漲冷縮所產生的體積漲縮，因為受約束力的限制，在內部產生了溫度應力，由于混凝土抗拉強度低，容易被溫度引起的拉應力拉裂，從而產牛溫度裂縫。由于太陽暴曬產生裂縫也是工程中最常見的現象溫度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。其走向通常無規律，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濕。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。

3 控制混凝土裂縫的具體措施

3.1 嚴格控制原材料的質量

在水利水電工程施工材料的選擇，一定要嚴格控制質量，砂料的細度模數要按照工程要求控制在規定的范圍內，施工材料的含泥量要在1%范圍內，碎石針片狀要在10%內，使用低水熱化型水泥，嚴格控制各類原材料的質量，是盡量減少混凝土裂縫產生的根本措施。

3.2 嚴格控制施工過程

在施工過程中，要嚴格控制施工過程，振搗法是消除混凝土裂縫產生的有效辦法，可以消除鋼筋和粗骨料之間的水膜，消除混凝土的收縮量。

3.3 施工時間的安排

在水利水電工程施工時間的安排上，一定要避開高溫、暴雨、大風等惡劣天氣，這樣的天氣更容易引起混凝土裂縫的產生，如一定要在這樣的天氣下施工，就要采取具體的措施，做好混凝土的保濕措施，避免高溫和暴曬。

3.4 嚴格控制混凝土內部的溫度

在水利水電工程的混凝土施工過程中，要嚴格控制混凝土的內部溫度，在混凝土內部安裝電偶測溫裝置，隨時掌握內部的溫度變化，將混凝土的內外溫差控制在25℃范圍內，通過使用加蓋農膜和干鋪草袋等措施控制混凝土的溫度。

3.5 優化混凝土的配合比方案

使用減水劑摻入粉煤灰，用水泥泵輸送，這樣的配合比方案可以有效地減少裂縫的產生。選擇合理的粗骨料比例，改善混凝土的和易度，可以大大降低混凝土的溫升，減少混凝土的收縮問題，可以很好地控制混凝土裂縫問題。

4 水林工程混凝土裂縫的的修補

裂縫修補除了要恢復防水性和耐久性為目的之外，還要從結構安全及美觀角度出發進行修補，當前的修補方法主要：

4.1 充填法

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。

4.2 注入法

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。

4.3 表面覆蓋法

在細微裂縫表面上涂膜，以提高其防水性及耐力性為目的的修補方法。分涂覆裂縫部分及全部涂覆兩種方法。施工時，首先用鋼絲刷將混凝土表面打毛，清理表面附著物，用水沖洗干凈后充分干燥，然后用樹脂充填混凝土表面氣孔，再用修補材料覆蓋表面。

5 結語

總之，裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象，因此，我們必須要認真學習技術規范，在實踐中不斷總結經驗，提高發現問題、分析問題、解決問題的能力。對水工混凝土裂縫要采取以預防為主的方針，盡量避免它的出現。

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