水利工程建设中混凝土裂缝的预防处理

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【摘 要】：在水利水电工程的施工过程中，混凝土裂缝是很常见的病害，裂缝会威胁水利水电工程建筑物的安全，也会引起建筑物其它病害的发生，必须在施工的过程中严加控制消除裂缝，确保水利水电工程建筑物的运行安全。本文主要阐述混凝土裂缝的危害、裂缝产生的原因与预防处理方法，供参阅。

【关键词】：水利工程；混凝土裂缝；预防措施

1.混凝土与裂缝

混凝土，简写为“砼”，是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水（加或不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得。由于砼施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，微裂缝通常是一种无害裂缝，对砼结构的承重、防渗及其他功能不产生危害。但是受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝。

2 混凝土裂缝的危害

在水利水电工程中，混凝土裂缝的主要危害是对建筑物形成水渗漏现象，混凝土裂缝在水压力的作用下，裂缝逐渐变宽，水渗透到混凝土内部，因为水解将破坏混凝土，使建筑物遭到严重的损坏。因为水利水电工程中的建筑物大多在潮湿的工况下，裂缝会逐步降低建筑物混凝土的强度，混凝土中的钢筋因为腐蚀损坏，抗拉能力显著下降，严重地威胁水利水电建筑物的结构稳定，必须加以治理。

3 水工混凝土裂缝划分与产生的因素

3.1水工混凝土裂缝划分

3.1.1按裂缝产生的原因划分有：由外荷载（包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载）引起的裂缝；由变形（包括温度、湿度变形、不均匀沉降等）引起的裂缝；由施工操作（如制作、脱模、养护、堆放、运输、吊装等）引起的裂缝。

3.1.2按裂缝的方向、形状划分有：水平裂缝，垂直裂缝，横向裂缝，纵向裂缝，斜向裂缝以及放射状裂缝等。

3.1.3按裂缝深度划分有：贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。

3.2水工建筑物产生裂缝原因

3.2.1大体积砼水化时产生的大量水化热得不到散发，导致砼内外温差较大，使砼的形变超过极限引起裂缝。

3.2.2砼在硬化的过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件。

3.2.3在厚度较大的构件中，由于砼的塑性塌落引起的裂缝。

3.2.4当有约束时，砼热胀冷缩所产生的体积涨缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于砼抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。

3.2.5砼加水拌和后，水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应，析出的胶状碱――硅胶从周围介质中吸水膨胀，体积增大三倍，从而使砼胀裂产生裂缝。

3.2.6在炎热的大风天气，砼表面蒸发较过快，造成砼内部水化热过高，在砼浇筑数小时仍处于塑性状态，易产生塑性收缩裂缝。

3.2.7构件超载产生的裂缝，如构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝，构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并向上、下延伸。

3.2.8当结构的基础出现不均匀沉陷，就有可能会产生裂缝，随着沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。

3.2.9当钢筋砼处于不利环境中，如侵蚀性水，由于砼保护层厚度有限，特别是当砼密实性不良，环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使砼中的钢筋生锈，生成氧化铁，氧化铁的体积比原来金属的体积大的多，铁锈体积膨胀，对周围砼挤压，使砼胀裂。

4 水工混凝土裂缝的防止措施

4.1选用收缩量较小的水泥，在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比，同时掺加合适的减水剂。

4.2砼振捣要密实，拆模后要及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。砼的养护不仅对防止早期表面裂缝显得重要，它对砼后期强度的发展、砼的进一步成熟和耐久性等也同样重要，在过去许多工程的施工和管理中对养护的重要性没有充分的认识。

4.3混凝土配合比设计时，在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能的降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂混凝土。施工时要严格控制混凝土配合比，计量要准确，坍落度抽检工作要加强，不能流于形式。

4.4施工过程中应经常观察模板的位移和砼浇捣的密实情况，不能漏振、过振，且在第一次振捣后要进行第二次振捣。

4.5配置大体积砼宜选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等，此外可改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量、降低水化热，或者掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。同时要采用塑料薄膜和草袋覆盖，以确保砼内外温差小于25℃。

5水工砼工程的常见裂缝处理方法

5.1表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、r青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

5.2灌浆、嵌逢封堵法

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

5.3混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

【参考文献】：

[1]徐至钧.混凝土结构裂缝预防与修复[M].北京：机械工业出版社，2011.