水利工程钢筋混凝土裂缝的控制

【摘要】裂缝对水利工程的危害极大，鉴于此，本文从水利工程钢筋混凝土产生裂缝的原因着手，总结了水利工程钢筋混凝土裂缝的控制措施。

【关键词】水利工程；混凝土裂缝；质量控制

中图分类号：TU375 文献标识码：A

前言

混凝土作为水利工程最重要的建筑材料之一，经历了从素混凝土到钢筋混凝土再到预应力钢筋混凝土的三次飞跃。水利工程的筑坝技术也随着混凝土材料工艺的改进而从最初大量采用土坝发展到现在的广泛实施混凝土面板堆碾压石坝、混凝土坝和混凝土重力坝。受自身组成和结构的影响，混凝土材料一般较易产生裂缝。这些裂缝对于一般的建筑都不会产生太大的影响，但对于水利工程，裂缝的存在会降低其整体性和耐久性，在外力和温差等因素的作用下裂缝会不断扩展和连通，从而危害水利工程的安全性能。

1.导致水利工程混凝土出现裂缝的因素

许多因素都有可能导致水利工程钢筋混凝土出现裂缝。比如，钢筋锈蚀、超强荷载、碱骨料反应、水化热温升、干缩和地基变等都会导致混凝土产生裂缝。现将各类因素具体陈述如下：

1.1水工结构超载

当构件受到超出设计值的荷载作用时，就会产生较大的内力弯矩，垂直构件纵轴的方向上便会形成裂缝；若构件受到较大的剪力会产生斜裂缝。

1.2水化热温升

水利工程实施过程中，坝体等大体积混凝土水化时产生、累计大量水化热，如果不能及时散发，会使混凝土内外温差变大。混凝土变形超过极限即产生裂缝。温度变化时，混凝土热会产生相应的体积胀缩，约束力的存在，会使其内部产生温度应力，从而形成拉裂缝。

1.3碱骨料反应

拌和混凝土时，混凝土骨料中的活性物质（氧化硅）会与水泥中的碱性物质与发生反应，析出硅胶。硅胶吸水膨胀导致混凝土胀裂。

1.4干缩、收缩作用

如果浇筑时环境温度较高，混凝土在硬化的过程中表面蒸发快，易产生塑性收缩裂缝。

1.5钢筋锈蚀

混凝土中钢材容易和溶解在水中的氧气、氯离子等反应生成氧化铁而体积膨胀，挤压周围混凝土，使其胀裂。

2.我国水利工程混凝土裂缝控制标准

无侵蚀介质、无抗渗要求不大于0.3毫米；轻微侵蚀、无抗渗要求不大于0.2毫米；严重侵蚀、有抗渗要求不大于0.1毫米。

3.水利工程混凝土各类裂缝的形成机理及预防措施

3.1荷载裂缝

构件内部受到拉力产生形变，当形变量达到混凝土承受极限时，就会在混凝土的内部产生开裂。为了防止出现此种裂缝，要将非均布荷载和外力均匀荷载控制在容许值之内。

3.2温度裂缝

温度裂缝的形成除了跟混凝土内外温度变化有关，还受到温度变形系数、浇筑温度、水化热温升、气温、约束系数和变形极限等诸多因素的影响。出现裂缝的条件是：

注：=+-；α为温度变形系数；为浇注温度；为水化热温升；为气温；为变形极限；K为约束系数

预防温度变化引起的混凝土裂缝要做以下几个方面的工作：

采用矿渣水泥、硅酸盐水泥等低热水泥，或者减少水泥用量。配制混凝土时加入一定量的粉煤灰和膨胀剂。这些措施都是从材料上预防裂缝的产生。施工时采用低温浇筑、材料预冷、养护、加冰拌和、埋冷却水管等工艺。分缝分块浇筑以减小约束条件，避免结构突变的发生。

3.3干缩裂缝

水泥和水混合产生的水化凝胶，会在混凝土凝固过程中随着水分的蒸发会在混凝土的表面和内部形成不同程度的收缩，从而造成混凝土表面开裂。预防干缩裂缝的措施包括：减小水灰比、适当增加减水剂或掺和料、做好早期养护等。早期养护工作无论是对混凝土早期表面裂缝预防，还是对混凝土后期强度的发展和耐久性的保持都非常重要。

3.4碱骨料反应

混凝土所用水泥中的碱和骨料中的活性成分发生反应后产生不均匀膨胀，会导致混凝土的开裂。如果选用碱活性小的砂石骨料和低碱或无碱外加剂以及合适的掺和料等，则可以有效抑制碱性骨料反应，从而达到预防裂缝的目的。

3.5钢筋锈蚀

混凝土中的水和石灰反应生成的消石灰，当混凝土中的酸碱值小于10时，可在钢筋表面生成铁的高价氧化物，破坏钢材钝化膜造成沿钢筋方向的裂缝。预防此类裂缝除了改善混凝土的工作环境外还要增配构造筋，以提高结构体的抗裂性能。

3.6其它裂缝

其它由施工质量、地基不均匀沉陷等引起的裂缝形成机理较为复杂，可以在施工时加以注意。比如：加强混凝土的浇灌振捣；采用两次振捣技术；减小出机的坍落度；降低砂率；控制骨料的含泥量等。

4.水利工程混凝土裂缝的治理

4.1表面覆盖法

表面覆盖法适用于裂缝宽度小于0.2mm的微细裂缝。所用材料视修补目的及建筑物所处环境而定。常用材料有：弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏和聚合物粘贴等。施工前要先用钢丝刷将混凝土表面附着物清理掉，再用水冲洗干净。充分干燥后用树脂充填混凝土表面的气孔，并覆以修补材料。

4.2充填法

充填法适用于缝宽较宽（缝宽大于0.2mm）的裂缝。主要的填充料有砂浆（水泥砂浆、丙乳砂浆和环氧砂浆）、嵌缝材料和聚氨醋弹性嵌缝材料等。其施工工艺可简单概括为：清理裂缝凿槽表面处理填料养护检查。现在以使用环氧树脂为填充料为例介绍其具体施工方法。将晒干筛后的砂和水泥按配比拌匀，计算所需环氧树脂聚硫橡胶的量，掺人已拌好的砂水泥当中搅拌均匀，最后再掺入少量的丙酮将砂浆稀释到适中稠度。紧接着及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆装到橡胶桶内，取适量嵌入已处理好的混凝土凿槽内。等砂浆完全初凝，用水养护。另外，混凝土裂缝较大（大于0.4mm）时，水利工程常用低压注浆法修补，其施工工艺如为：清理裂缝试漏配制注浆液压力注浆二次注浆清理表面养护。

4.3锚固法

在钢筋混凝土及混凝土的补强加固时，一般采用锚固法。锚固法的施工时，要先在混凝土上钻孔然后再打入缝合钉弓锚固。使用锚固法作业时要做好灌浆与结构加固缝合、表面防渗、基础处理等工作的结合。

结语

5结语

水利工程的安全关乎到千千万万老百姓的生命和财产安全。裂缝的存在会大大降低水利设施的抗渗性能和使用功能，因此无论是在施工过程中，还是在水利设施的养护工作中，都要认真做好裂缝的控制工作。以上所述方法是笔者结合多年工作经验所做总结，希望能在水利设施的裂缝控制工作中起到一定的积极作用。

【参考文献】

[1]GB50010―200，混凝土结构设计规范[S]

[2]周伯成，混凝土裂缝的成因与防治[M]，水利建设与管理，2008（01）

[3]岳贵，水利工程混凝土裂缝的控制[M]，百科论坛，2013（02），388―389