水利工程建設中混凝土裂縫的預防處理

張燕紅

【摘 要】：在水利水電工程的施工過程中，混凝土裂縫是很常見的病害，裂縫會威脅水利水電工程建筑物的安全，也會引起建筑物其它病害的發生，必須在施工的過程中嚴加控制消除裂縫，確保水利水電工程建筑物的運行安全。本文主要闡述混凝土裂縫的危害、裂縫產生的原因與預防處理方法，供參閱。

【關鍵詞】：水利工程；混凝土裂縫；預防措施

1.混凝土與裂縫

混凝土，簡寫為“砼”，是指用水泥作膠凝材料，砂、石作集料，與水（加或不加外加劑和摻合料）按一定比例配合，經攪拌、成型、養護而得。由于砼施工和本身變形、約束等一系列問題，硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，微裂縫通常是一種無害裂縫，對砼結構的承重、防滲及其他功能不產生危害。但是受到荷載、溫差等作用之后，微裂縫就會不斷的擴展和連通，最終形成我們肉眼可見的宏觀裂縫。

2 混凝土裂縫的危害

在水利水電工程中，混凝土裂縫的主要危害是對建筑物形成水滲漏現象，混凝土裂縫在水壓力的作用下，裂縫逐漸變寬，水滲透到混凝土內部，因為水解將破壞混凝土，使建筑物遭到嚴重的損壞。因為水利水電工程中的建筑物大多在潮濕的工況下，裂縫會逐步降低建筑物混凝土的強度，混凝土中的鋼筋因為腐蝕損壞，抗拉能力顯著下降，嚴重地威脅水利水電建筑物的結構穩定，必須加以治理。

3 水工混凝土裂縫劃分與產生的因素

3.1水工混凝土裂縫劃分

3.1.1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。

3.1.2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。

3.1.3按裂縫深度劃分有：貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。

3.2水工建筑物產生裂縫原因

3.2.1大體積砼水化時產生的大量水化熱得不到散發，導致砼內外溫差較大，使砼的形變超過極限引起裂縫。

3.2.2砼在硬化的過程中，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。

3.2.3在厚度較大的構件中，由于砼的塑性塌落引起的裂縫。

3.2.4當有約束時，砼熱脹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，由于砼抗拉強度低，容易被溫度引起的拉應力拉裂，從而產生溫度裂縫。由于太陽暴曬產生裂縫也是工程中最常見的現象。

3.2.5砼加水拌和后，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脹，體積增大三倍，從而使砼脹裂產生裂縫。

3.2.6在炎熱的大風天氣，砼表面蒸發較過快，造成砼內部水化熱過高，在砼澆筑數小時仍處于塑性狀態，易產生塑性收縮裂縫。

3.2.7構件超載產生的裂縫，如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。

3.2.8當結構的基礎出現不均勻沉陷，就有可能會產生裂縫，隨著沉陷的進一步發展，裂縫會進一步擴大。

3.2.9當鋼筋砼處于不利環境中，如侵蝕性水，由于砼保護層厚度有限，特別是當砼密實性不良，環境中的氯離子等和溶于水中的氧會使砼中的鋼筋生銹，生成氧化鐵，氧化鐵的體積比原來金屬的體積大的多，鐵銹體積膨脹，對周圍砼擠壓，使砼脹裂。

4 水工混凝土裂縫的防止措施

4.1選用收縮量較小的水泥，在混凝土配合比設計中應盡量控制好水灰比，同時摻加合適的減水劑。

4.2砼振搗要密實，拆模后要及時覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等，保持混凝土終凝前表面濕潤，或者在混凝土表面噴灑養護劑等進行養護。砼的養護不僅對防止早期表面裂縫顯得重要，它對砼后期強度的發展、砼的進一步成熟和耐久性等也同樣重要，在過去許多工程的施工和管理中對養護的重要性沒有充分的認識。

4.3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。

4.4施工過程中應經常觀察模板的位移和砼澆搗的密實情況，不能漏振、過振，且在第一次振搗后要進行第二次振搗。

4.5配置大體積砼宜選用低熱或中熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥等，此外可改善骨料級配，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量、降低水化熱，或者摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現時間。同時要采用塑料薄膜和草袋覆蓋，以確保砼內外溫差小于25℃。

5水工砼工程的常見裂縫處理方法

5.1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。

5.2灌漿、嵌逢封堵法

灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中，膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

5.3混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

【參考文獻】：

[1]徐至鈞.混凝土結構裂縫預防與修復[M].北京：機械工業出版社，2011.