淺談水工混凝土裂縫修補技術

1、概述

裂縫是水工混凝土建筑物最普遍、最常見的病害之一，不發生裂縫的混凝土建筑物是極少的。裂縫對水工混凝土建筑物的危害程度不一，嚴重的裂縫不僅傷害建筑物的整體性和穩定性，而且還會產生大量的漏水，使閘壩及其他水工建筑物的安全運行受到嚴重威脅。另外，裂縫往往會引起其他病害的發生與發展，如滲漏溶蝕、環境水侵蝕、凍融破壞及鋼筋銹蝕等等，這些病害與裂縫形成惡性循環，會對水工混凝土建筑物的耐久性產生很大危害。

2、裂縫調查、檢測及成因分析

裂縫調查分為初步調查與詳細調查。初步調查是推斷裂縫原因、決定修補或補強加固方案前所必須進行的，主要調查內容為裂縫現狀調查、裂縫附近調查、是否影響使用的調查、設計資料調查、施工記錄調查、結構物的使用及環境狀態調查。如還不能根據初步調查找出原因，則要進行詳細調查，進一步搜集判斷資料，包括混凝土劣化度、鋼筋劣化度調查，按設計圖紙核對截面尺寸、荷載條件實況調查、地基調查、裂縫的詳細調查、結構物的使用條件及環境條件的調查。

裂縫成因主要有溫度裂縫、干縮裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、堿骨料反應裂縫、超載裂縫。置于未飽和空氣中的混凝土因水分散失而引起的體積縮小變形，稱為干縮。除了干縮，混凝土收縮原因還有自縮、冷縮、碳化收縮。由于干縮與冷縮擴散速度的不同，大體積混凝土內部不存在干縮問題，當混凝土表面已干縮，而其內部不縮，這樣內部混凝土對表面混凝土干縮起約束作用，使混凝土表面產生干縮應力。當干縮應力大于混凝土抗拉強度時，混凝土就會產生裂縫，這種裂縫稱為干縮裂縫。當混凝土中的鋼筋發生銹蝕后，其銹蝕產物的體積將比原來增長2～4倍，從而對周圍混凝土產生膨脹應力，當該應力大于混凝土對抗拉強度時，混凝土就會產生裂縫。這種裂縫稱為鋼筋銹蝕裂縫。堿骨料反應主要有堿—硅酸反應和堿—碳酸鹽反應，他們都是水泥中的堿和骨料中的某些活性物質以及變形石英等發生反應而生成吸水性較強的凝膠物質。當反應物增加到一定數量，且有充足水時，就會在混凝土中產生較大的膨脹左右，導致混凝土產生裂縫。這種裂縫稱為堿骨料反應裂縫。由于遭受超載左右使建筑物結構構件產生的裂縫稱為超載裂縫。

3、裂縫的修補方法

裂縫一般分為死縫、活縫和增長縫。對以上三種裂縫需采用不同的修補方法。對死縫可用剛性材料填充修補；對活縫則應用彈性材料修補；對增長縫，首先必須消除引發裂縫因素，否則修補后裂縫仍會繼續出現。

裂縫的修補方法歸納起來有三大類，填充法適用于修補數量少的寬大裂縫（>5mm）、深度較淺的裂縫（裂縫深度h小于結構厚度H的一半）、鋼筋腐蝕生銹的裂縫、仍在發展的活動性裂縫。具體做法是沿著裂縫鑿“U”形或“V”形槽，在槽中充填密封材料。

表面覆蓋法適用于寬度小于0.2mm的裂縫較多，而且細密，可直接在表面上涂膜，以提高其防水性及耐久性為目的的修補方法。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。

注入法是將一定的化學材料配置成漿液，用壓送設備將其灌入混凝土裂縫中，漿液在縫隙內擴散、膠凝、直至固化，填充縫隙并補強加固。注入法分為注入法（灌漿法）與真空吸入法兩種，壓力灌漿法適用于較深較細裂縫；真空注入法則是利用真空泵使縫內形成真空，將漿材吸入縫內，該法適用于各種表面裂縫的修補。

4、裂縫修補材料

上述裂縫修補方法分為填充法、表面覆蓋法和注入法。填充法的充填修補材料主要有干硬性水泥砂漿、丙乳砂漿、環氧砂漿和潮濕水下環氧砂漿等。表面覆蓋法的修補材料主要有瀝青砂漿或混凝土、玻璃鋼、橡膠布、鋼絲網噴漿或混凝土及各種涂料等。注入法常見的修補灌漿材料有水泥類漿材、環氧類漿材、丙烯酰胺類漿材、聚氨酯類漿材等。

不同的修補材料各自特性大不一樣，要根據裂縫種類的不同，周圍環境的不同以及使用方式的不同來選擇相應的材料。

5、裂縫修補工藝

填充法修補工藝：

（1）沿著裂縫鑿“U”形或“V”形槽；（2）清掃槽內殘渣；（3）涂刷膠粘劑或界面處理劑；（4）嵌入牙抹填充材料；（5）粘貼表面保護材料。

表面覆蓋法修補工藝：有粘貼片材、錨固片材、噴射混凝土及涂刷涂料等四種，這四種方法都要對混凝土表面進行處理，清除雜物，用砂漿或膩子填平，然后再根據不同的表面覆蓋方法修補處理。

灌漿法修補工藝：

（1）設計及布置灌漿孔；（2）鉆孔沖洗；（3）嵌縫止漿；（4）壓水（氣）試驗；（5）配制漿液；（6）灌漿；（7）封孔。

6、結語

裂縫產生后，根據調查及原因推斷結果來判斷裂縫產生的原因，考慮到工程所處環境及工程重要性，通過檢測和結構復核計算來確定修復方案，再嚴格按照修補施工工藝施工，這樣才能保證混凝土的長期耐用性。

作者簡介：

何友鍵（1989-），男，本科，助理工程師，從事水工設計施工。

李金金（1987-），男，本科，助理工程師，從事水工設計施工。