浅谈水利工程中混凝土裂缝的成因与防治

　　一、引言

　　砼是一种由砂石骨料、水泥、水及其它外加剂材料混合而形成的非均匀的多项符合脆性材料。由于砼施工和本身变形以及约束等一系列问题，使砼产生裂缝，微裂缝通常是一种无害裂缝，对砼结构的承重、防渗及其它功能不产生危害。但是受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和贯通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，这些裂缝已经形成水利工程中常见的工程病害，轻者使砼内部的钢筋材料腐蚀，降低钢筋砼结构的承载力、耐久性和使用价值;严重的将直接威胁到人民的生命、财产安全。所以对砼裂缝的控制已成为水利工程建设中引以高度重视的问题之一。近代科学研究和大量的砼工程实践证明，在水利工程中裂缝问题是不可避免的，在一定范围内可以接受，只是要采取有效的防治措施将危害程度降低到一定的范围内，对水利工程建筑物不会产生不良影响。

　　当前，几乎在水利工程设计时都允许砼有一定范围内开裂，从结构设计的安全方面讲是没有问题的。但问题的关键在于一旦出现裂缝，自各种外力的作用下，尤其是水下结构，在高水头的水压力以及侵蚀性媒介对裂缝的破坏性作用，可能会造成结构设计允许开裂的裂缝进一步开裂和蔓延。

　　二、 裂缝产生的成因分析

　　1、大体积砼由于水化热不得散发，导致混凝土内外温差较大，使砼的变形超过极限引起裂缝。

　　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，这种裂缝有时会很大，甚至会贯穿整个构件。

　　3、在厚度较大的构件中，由于砼的塑性坍落引起的裂缝。

　　4、当有约束时，砼热胀冷缩所产生的体积胀缩，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。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。

　　5、水泥和水化学反应引起裂缝。大体积砼开裂的主要原因之一，是由于砼在硬化过程中，水泥和水起化学反应，产生大量的水化热引起温度升高产生的裂缝。

　　6、砼塑性坍落发生在砼浇筑后的头几个小时内，这时砼还处于塑性状态，如砼出现泌水现象，在重力作用下混合料中的固体颗粒有向下沉移而水向上浮动的倾向。这种移动当受到钢筋骨架或者模板约束时，在上部就容易形成沿钢筋长度方向的裂缝。

　　7、水工建筑物砼结构在荷载作用下，由于截面的砼拉应力多数是大于砼极限拉伸值，所以构件在使用时总是带缝工作的。这类裂缝总是与主拉应力方向大致垂直，且最先在荷载效应最大处产生。如果荷载效应相同，裂缝首先在砼抗拉能力最薄弱处产生。

　　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，裂缝将进一步扩大。

　　9、当钢筋砼处于不利环境中，如：侵蚀性水，由于钢筋砼保护层厚度有限，特别是当砼密实性不好，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，对周边混凝土挤压，使混凝土账裂。

　　三、水工砼裂缝的防治措施

　　1、预防荷载作用引起的裂缝的措施是合理的配筋。在施工过程中，选用砼粘结较好的变形钢筋，控制钢筋的应力不过高，钢筋的直径不过粗，并钢筋在砼中分布比较均匀。这样就能较好地控制正常使用条件下裂缝宽度，不致过宽。

　　2、尽量选用低热或中热降低泥矿渣水泥、粉煤灰水泥，减少水泥用量将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下;降低水灰比，一般砼的水灰比控制在0.60以下;改善骨料级配，掺合粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热;改善砼的拌合工艺，采用“二次风冷”新工艺降低砼的浇筑温度，在砼中掺合一定量的具有减水、增塑、缓凝等做用的外加剂。改善砼拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰出现的时间。

　　3、合理安排施工工序，分层，分块浇筑，以利于散热，减少约束，在大体积砼内部设置冷却管道，通过冷水或者冷气冷却，减小混凝土的内部温差;加强混凝土温度的监控，及时采取冷却保护措施。

　　4、加强砼养护，砼浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片的覆盖物覆盖，并洒水养护，保证砼缓慢冷却，在寒冷季节，砼面必须采取保温措施。

　　5、合理设置收缩缝，改善水泥性能，降低水灰比减少水泥用量，配筋率不宜过高，设置构造钢筋收缩裂缝健分部均匀，避免发生较为集中的大裂缝，加强砼养护时期，并且适当延长砼保温覆盖时间，涂刷养护剂养护。

　　6、仔细选择集料的级配，做好砼配合比的设计，特别是要控制水灰比，采用适量的减水剂;施工时砼既不能漏振，也不能过振，避免砼泌水现象的发生，防止模板沉陷，如果发在此类裂缝，可在砼终凝之前重新抹面压光，使裂缝闭合。

　　7、根据地基条件及上部结构形式，采用合理的构造措施或设置沉降缝。

　　四、水工砼工程的常见缺陷修补方法

　　1、开槽法修补裂缝：配合比采用环氧树脂(10)、聚硫橡胶(3)、水泥(12.5)、砂(28)按比例拌合。首先用人工晒干筛分后的干砂、水泥按比例配好搅拌均匀后，将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂和水泥当中，再继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中的稠度(约0.4斤丙酮)。及时将已拌合好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好吹净吹干后的砼凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌合到嵌入砼缝内，一组砂浆的整个施工过程需要30分钟左右完成。嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后2小时内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧砂浆进行覆盖，待完全初凝后，开始用水进行养护。

　　2、低压注浆法修补裂缝：低压注浆法适宜于宽度为0.2～03mm的砼裂缝修补。修补工序如下：裂缝清理→试漏→配制浆液→压力注浆→二次注浆→清理表面。当裂缝数量较多时，先要在裂缝位置上贴医用白胶布，使裂缝封闭，大约10分钟后，揭去胶布条，露出小缝，粘接注浆嘴用键包严。固化后周边可能有裂口，须反复用浆补上，以避免漏浆。

　　3、表面覆盖法修补裂缝：这是一种在细微裂缝(一般宽度小于0.2mm)的表面上涂膜，已达到修复混凝土细微裂缝的目的。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法，这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部，对延伸裂缝难以追踪其变化。

　　表面覆盖法所用材料视修补目的的建筑物所处不同环境而异，通常采用弹性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。施工时，首先用钢丝刷将砼表面打毛，清除表面附着着，用水冲洗干净后充分干燥，然后用树脂填充砼表面的气孔，再用修补材料涂覆表面。

　　五、结束语

　　在实际施工中，引起水工砼结构产生裂缝的原因是多方面的，它的出现不仅会降低水工建筑物的抗渗能力，影响水工建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的腐蚀，砼的碳化，降低砼的耐久性，影响水工建筑物的承载能力。所以，在施工中，必须改良工艺，采取各种有效的预防措施来应对裂缝的出现以及发展。

　　参考文献

　　[1] 黄国兴，水利工程混凝土建筑物修补技巧及利用，中国水利水电出版社，1999

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 浅谈水利工程中混凝土裂缝的成因与防治

文章地址： http://www.qikanvip.com/shuili/2337.html