水利工程施工中混凝土裂縫防治措施分析

吳 昆

河南省正航建設工程有限公司

水利工程施工中混凝土裂縫防治措施分析

吳 昆

河南省正航建設工程有限公司

伴隨水利工程建設規模的不斷擴大，因工程建設使用年限的增加，將導致混凝土結構裂縫現象的大量出現。作為水利工程混凝土結構施工的重要技術，裂縫控制措施選擇是否合理對建筑物使用壽命、后期質量具有極大的影響。為此，混凝土結構裂縫防治方式選擇已經成為水利工程施工的主要研究課題。本文主要對水利工程混凝土裂縫產生的原因、防治措施及修補方法進行了分析與探究。

水利工程；混凝土裂縫；防治措施

隨著社會經濟不斷進步與發展，我國水利工程項目不斷增多，施工技術取得突飛猛進的發展。混凝土材料是現代建筑工程中應用最普遍的一種建筑材料，其強度大、耐久性好等優點得到建筑企業廣泛使用。但是，在水利工程施工過程中，經常會出現混凝土裂縫的現象，這也使得水利工程施工質量得不到有效保障，影響了水利工程的實用性和有效性。應充分分析水利施工中混凝土裂縫問題，了解其出現裂縫的原因，并提出切實有效的防治措施，消除裂縫帶來的不利影響，確保水利工程施工質量得到有效控制，滿足水利工程建設標準，提高工程項目實際效果。

一、水利工程中混凝土裂縫產生的原因

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。收縮裂縫多為規則的條狀，很少交叉，常發生在結構的變截面處，往往與受力鋼筋平行。這種裂縫多發生在大體積的混凝土和梁、板、柱等塊體構件，危害較大，尤其是暴露在大氣中的構筑物影響更大。如不加以防止，很可能會造成嚴重后果。

2、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。

3、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。

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，從而產生溫度裂縫。

二、水利工程混凝土裂縫有效控制的具體措施

1、混凝土配合比的優化設計。摻入粉煤灰，選擇減水劑，保證泵送流動度。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、原材料的選擇。砂料細度模數控制在2.4以上，含泥量控制在1%內。碎石針片狀控制在10%以內，含泥量控制在1%內，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。

3、施工過程控制。a.二次振搗法消除混凝土沉縮裂縫。對于澆筑后坍落度已經消失開始初凝的混凝土進行二次振搗，混凝土會重新液化，能較好地消除粗骨料、鋼筋下面的水膜，消除沉縮收縮量。泵送混凝土特別需要二次振搗。b.二次壓光消除混凝土塑性收縮裂縫。此種裂縫是混凝土表面水分散失引起的，發生在混凝土初凝至終凝期間，消除此種裂縫應使用機械抹光機進行大面積、高強度的提漿抹光，然后使用機械收光機進行大面積、高強度的收光，將極大地提高混凝土的平整度和表面強度，在混凝土終凝前再進行二次人工抹壓收光。c.控制約束裂縫的措施。混凝土約束裂縫的產生是混凝土內外溫差過大或收縮引起的約束拉力超過了混凝土的抗拉強度，在混凝土內外溫差過大、氣溫驟降時，及時采取保溫、保濕措施，加強測溫和氣溫預報，做到防護及時。閘墩下部與底板同時澆筑或盡量縮短閘墩與閘底板之間澆筑的時間間隔，可有效控制閘墩裂縫發生。

4、混凝土干縮裂縫的控制措施。混凝土存在空隙產生濕脹干縮，加強振搗使之密實，清除混凝土中的泌水，加強表面的抹壓收光，摻加優質粉煤灰，降低水灰比，可有效地控制混凝土濕脹干縮裂縫產生。

5、混凝土內部的溫度控制。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。常采用兩層農膜加干鋪兩層草袋的做法。為了防止裂縫，可以水利工程施工現場采取一下措施：改善骨料級配，用干硬性混凝土摻混合料，加引氣劑或塑化劑等，減少混凝土中的水泥用量，炎熱天氣攪拌混凝土時加冰塊或用水將碎石冷卻，降低混凝土的澆筑溫度；溫度較高澆筑混凝土尤其是大體積混凝土時應盡量減少澆筑厚度，最好控制在500mm以內，以便于表面散熱；第二層澆筑應在第一段混凝土初凝前澆筑完畢前；根據混凝土澆注面積，在混凝土上中下部設置一定數量測溫管，定時測定內外溫度，前4 天每2h 測一次，5～7 天每4h 測一次，8～15 天每天一次，并及時記錄，確保混凝土內外溫差控制在25℃以內，做到及時觀察，出現溫度超偏，可通過調整養護方式來降低溫差；規定合理的拆模時間，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度，加強保溫養護措施，現場通常采取措施為混凝土澆注后先覆蓋一層塑料薄膜，用麻袋裝鋸末，厚度80～100mm 進行中層覆蓋，最后覆蓋1～2 層100mm厚巖棉被；另外，夏季施工中對于長期暴露在外面的混凝土塊進行撒水養護工作，避免因為混凝土內部水分蒸發過快在成裂縫的產生。在澆灌混凝土施工過程中，應盡量避免在大風大雨中進行。

三、水利工程構筑物已產生裂縫的修補方法

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。

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。

四、結束語

綜上所述，水工建筑構筑物的結構安全和防滲等主要由混凝土承擔，因此混凝土的質量極其重要。因此，減少和控制混凝土裂縫的產生和擴展，對提高混凝土結構的質量，進而提升水工建筑物的安全起著極為重要的作用，必須加以重視。

［1］李進國；混凝土裂縫控制技術在水利工程中的應用［A］；土木建筑學術文庫（第8卷）［C］；2012年

［2］劉軍；趙華；銅場水庫泄洪（導流）洞底板混凝土裂縫原因分析與探討［A］；2008中國水力發電論文集［C］；2008年