刍议水利工程中混凝土裂缝的处理技术

摘要：近年来，我国的水利事业发展十分迅猛，加强水利工程中混凝土裂缝的处理技术的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对水利工程中混凝土裂缝的处理技术进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：水利工程；混凝土；裂缝；处理技术

中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：

混凝土作为一种高强度的建筑材料，具有诸多的优点，目前广泛应用于水利工程当中。但是，在大体积混凝土浇筑后，由于受到混凝土配合比设计不合理、土质不均匀、温度变化大和地质条件差等因素的影响，混凝土时常会出现裂缝的现象，如果没有进行合理的控制，不仅会影响到混凝结构的安全，降低结构物耐久性能，而且会危及到建筑物的质量安全，造成不可换回的后果。因此，施工技术人员必须认识到大体积混凝土裂缝的危害，通过分析混凝土裂缝产生的原因，采取切实有效的控制措施，最大限度避免混凝土裂缝的出现，从而水利工程的质量安全。

1 水利工程中混凝土结构裂缝的成因及分类

1.1 混凝土自身因素引起的裂缝

1)沉缩裂缝。沉缩裂缝的产生主要原因是在混凝土配制过程中，配合比设计不合理，粗细骨料级配差，或者是用水量过大，构件厚度大并且振捣不均匀。因为上述原因使混凝土凝结过程缓慢，从而使比重大的粗骨料下沉，而比重小的水泥浆上浮。粗骨料在下沉的过程中被钢筋阻隔从而产生不均匀下沉，并最终使被阻隔部位出现裂缝。同时，水泥浆在上浮过程中，导致混凝土的收缩率增大，最终导致混凝土表面出现裂缝。这些裂缝一般产生在混凝土初凝后、终凝前，沉缩量一般为构件厚度的1%左右。2)收缩裂缝。混凝土在空气中硬化时常常会由于水分蒸发造成混凝土的收缩变形，从而产生收缩性裂缝，严重时会导致贯穿裂缝。故在配筋率较高的构件中，常常容易引起构件局部裂缝。另外新老混凝土的界面也容易产生收缩裂缝。3)混凝土塑性坍落引起的裂缝。混凝土塑性坍落发生在混凝土浇筑后的前几个小时内，在这段时间内，混凝土还处于塑性状态，当混凝土出现渗水现象时，混合料中的固体颗粒在重力作用下就有向下沉移并向水浮动的倾向。这种移动在受到钢筋骨架或者模板约束时，就容易在上部形成沿钢筋长度方向的裂缝。4)碱骨料反应引起的裂缝碱骨料反应主要有碱—硅酸反应和碱—碳酸盐反应，当发生反应而生成吸水性较强的凝胶物质，反应物增加到一定数量，且有充足的水时，就会在混凝土中产生较大的膨胀作用，导致混凝土产生裂缝。这种裂缝形状及分布与钢筋限制有关，当限制力很小时，常出现地图状裂缝，并在缝中伴有白色浸出物;当限制力强时则出现顺筋裂缝。

1.2 外界因素引起的混凝土裂缝

1.2.1 温度变化引起的裂缝

大体积混凝土在硬化过程中，由于水化会产生大量的水化热，这些水化热如果不能及时散发，混凝土内部温度就会很快上升，使混凝土内外温差过大，从而产生温度应力，使混凝土产生形变，而混凝土在硬化初期，只有很低的抗拉强度，故当混凝土的形变超过极限时就会产生裂缝。另外钢筋混凝土在受到外部因素影响比如阳光照射，大气温度变化等冷热变化较大的时候，也会因为产生温度应力而发生形变，一旦这种形变达到极限就会马上产生裂缝。此外，混凝土在冬季施工或者蒸汽养护时，如防护措施不当，骤冷骤热，也会因为内外温度不均而产生温度裂缝。

1.2.2 沉陷裂缝

沉陷裂缝的产生主要是由于工程结构地基土质较差，比如土质不均匀或者土质松软，以及在回填土时没有压实，或是施工过程中浸水等原因，而使混凝土结构发生不均匀沉降而产生的。其次，在模板刚度不足，模板支撑的间距过大或者支撑底部松动的情况下，也会因为产生不均匀沉降而导致混凝土结构产生沉陷裂缝。

1.2.3 不利环境下钢筋锈蚀导致的裂缝

水利工程中的钢筋混凝土常常处于不利环境中，当混凝土密实性不够加之保护层厚度不足时，一旦环境中有氯化物浸入，氯化物中游离出来的氯离子就会和溶于水中的氧离子发生反应，并进一步导致钢筋氧化，随着钢筋氧化物的堆积增厚，使得混凝土因氧化物的这种膨胀应力、挤压周边的混凝土，最终形成裂缝。

1.2.4 预应力张拉引起的裂缝

预应力构件常在上表面或端头出现裂缝，板面裂缝多为横向，在板角部分呈45°角;端横肋靠近纵肋部位的裂缝，基本平行于肋高;纵肋端头裂缝呈斜向。构件的端头锚固区，常出现沿预应力筋方向的纵向裂缝。

2 水利工程混凝土已有裂缝的修补措施

水利工程混凝土裂缝修补既要恢复水工混凝土的防水性和耐久性，又要考虑结构的安全性及美观性。鉴于上述原则，当前水工混凝土的修补方法主要有以下几种。

2.1 裂缝表面修补法

表面修补法是最直接也是最简单的修补方法，对于处理那些对结构承载力没有明显影响的表面裂缝或深度裂缝。因其修补工艺的不同，分为部分涂覆法和全部涂覆法两种。对于部分涂覆法，主要是在裂缝表面涂上一层高强度的水泥浆、环氧胶泥等胶凝材料;对于全部涂覆法，主要是在整个混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，也有采用811环氧封闭漆。

2.2 灌浆嵌缝充填法

当混凝土裂缝对结构物的承载力和安全性存在较大影响时，或者混凝土的防渗性有较大要求时，一般采用对裂缝灌浆嵌缝充填法，具体又可分为压力注浆法、涂膜封闭法和开槽填补法等3种。

2.2.1 压力注浆法

压力注浆法适用于修补宽度为0.2mm～0.3mm的混凝土裂缝。修补工艺如下:

首先，清理混凝土表面尤其是裂缝周边的杂物油脂，再将注浆嘴与封闭裂缝粘贴，进行试漏检查，再配置注浆液，然后使用压力机进行一次和二次注浆，注浆完毕，清理混凝土表面。

当混凝土表面裂缝错密布、数量众多时，则要采取特殊做法，如下:先在即将需要注浆的位置贴上白胶布，再用窄的毛刷沿裂缝来回涂刷封缝，使之封闭，约10min后揭去胶布条，露出小缝，将注浆嘴与封闭裂缝粘贴，并用布包严。若固化后周边有裂缝，必须反复补浆，以防止注浆时发生漏浆。注浆时，先用补缝器吸取适量的注浆液，插入注浆嘴，然后来回反复推动补缝器的活塞，使浆液通过注浆嘴注入裂缝中，当相邻的嘴中有浆液流出时，就可以拔出补缝器。

2.2.2 涂膜封闭法

当裂缝宽度小于0.2mm时，即为微细裂缝，也可用于装饰混凝土外表面及其防水处理，并且能够有效防止混凝土保护层的炭化和有害离子对混凝土的腐蚀。其主要操作如下:首先沿裂缝用凿子和扁铲开一个U形槽，槽深和槽宽均约30mm～50mm，然后用刷子在槽底和两壁均匀涂刷一层界面处理浆，将拌制好的聚合物水泥砂浆在界面处理浆尚未硬化之前用抹刀压入槽中，并压实抹平。养护时，不得淋雨、日晒或风吹，以覆盖塑料薄膜养护为佳。

2.2.3 开槽填补法

当结构物可以允许在表面开槽或者是混凝土表面裂缝宽度较大且数量不多时，可以采取开槽填补法，其主要工艺是:先开槽，再涂刷界面处理浆，然后压抹聚合物砂浆，最后养护。

2.3 结构加固法

当混凝土裂缝影响到整个结构的性能时，就不能简单地修补下裂缝，而应考虑对混凝土结构进行加固处理。常用的碳纤维补强加固技术就是一种比较好的方法，这种方法是利用高强高弹性模量的连续碳纤维用环氧树脂浸渍之后形成碳纤维增强复合片材，然后将该片材用专用的环氧树脂胶粘贴在混凝土表面裂缝处，固化后该片材就和混凝土结构成为一体，从而降低了钢筋混凝土结构所受的应力，达到补强加固的效果。也可根据实际情况，加设钢筋混凝土围套、钢套箍、增配钢筋网片等。

2.4 混凝土置换法

当混凝土裂缝过大，受到严重损坏时，通常考虑采用混凝土置换法。该方法是将损坏的混凝土部分去掉，然后重新浇筑混凝土或者是其他胶结材料。

3 结语

综上所述，大体积混凝土结构的质量对于水利工程整体构建物的安全和防渗具有重要的影响。因此，施工技术人员应提高对混凝土裂缝的认识，做好混凝土施工过程中各个环节的质量监控工作，制定一套合理的应急预案以防止混凝土裂缝的产生和扩展，同时采取有效的修补措施对已产生的混凝土裂缝进行修补，从而确保水工建筑物的质量安全。

参考文献

[1] 王会武;李兴元.大体积混凝土裂缝产生的原因及控制措施[J].山西建筑.2010年第34期

[2] 陈丕凌.水利工程大体积混凝土施工温度裂缝控制[J].建筑与文化.2013年第02期