浅谈水利工程混凝土裂缝

摘要：裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅影响到建筑物的外部景观，还会降低建筑物的抗渗能力，引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。本文简要介绍了水利工程混凝土裂缝的成缝原因、预防措施以及处理方法。

关键词：原因；预防；处理

中图分类号：TU37文献标识码： A

1 引言

随着我国社会经济水平的不断提高，水利水电工程建设在规模上，数量上都达到了建国以来的最高水平。由于混凝土本身为透水介质，因而在水利工程中发生渗漏的情况是不可避免的。由于渗漏作用，使得有压水渗入混凝土结构内部，这种现象不仅会降低水工建筑物的抗渗能力，而且会引起钢筋的锈蚀，影响水工建筑物的承载能力，危及水工建筑物的结构稳定性。所以分析混凝土裂缝的成因，探讨防治措施以及处理方法对水利建筑物的应用有着极其重要的意义。

2 混凝土裂缝的类型

混凝土是多相复合脆性材料，当混凝土的拉应力大于其抗拉强度或拉伸变形大于其极限变形时，混凝土就会产生裂缝。按位置不同，裂缝可分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。按其开度变化可分为死缝、活缝、增长缝。按其产生的原因可分为沉陷缝、干缩缝、温度缝、应力缝和施工缝。

3 裂缝成缝的原因

3.1温度变化引起的裂缝

由于混凝土在硬化过程中，水泥和水起化学反应，产生大量的水化热引起混凝土的温度上升，如果热量不能很快散失，内部和外部温差过大，就将产生温度应力，使结构内部受压，外部受拉。混凝土在硬化初期，只有很低的抗拉强度，如果由内外温度差引起的拉应力超过混凝土早期的抗拉强度时，混凝土就要产生裂缝。

3.2混凝土收缩引起的裂缝

混凝土在空气中结硬时，体积要缩小，产生收变形，当受到约束时，就可能导致裂缝的产生；在筋率较高的构件中，由于钢筋对周围混凝土的约束作用强，混凝土的收缩也会收到钢筋的限制而产生拉应力，引起构件局部裂缝；新老混凝土界面容易产生收缩裂缝。

3.3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头几个小时内，这时混凝土还处于塑性状态，如果混凝土出现渗水现象，在重力作用下，混料中的固体颗粒有向下沉移而水向上浮动的倾向。这种移动到受到钢筋骨架或者模板约束时，上部就容易形成沿钢筋长度方向的裂缝。

3.4碱-骨料化学反应引起的裂缝

碱-骨料反应是指混凝土空隙中水的碱性溶液与活性骨料发生化学反应，生成硅酸凝胶，碱硅胶温水后可产生膨胀，使混凝土胀裂，开始在混凝土的表面形成不规则的细小裂缝，然后由表及里的展开。

4 裂缝的预防措施

4.1温度变化引起的裂缝

4.1.1减少混凝土的发热量

可以采取（1）采用低流态和无坍落度干硬性贫混凝土；（2）改善骨料级配，增大骨料粒径；（3）大量掺粉煤灰，掺合料的用量可达水泥用量的25%-60%；（4）采用高效外加减水剂，常用的减水剂有木质素、糖蜜、MF复合剂、JG3等；（5）采用低热量的水泥等措施来减少混凝土的发热量。

4.1.2降低混凝土的入仓温度

可以通过（1）合理安排浇筑时间，如春、秋季多浇，夏季早晚浇，正午不浇，重要部位安排在低温季节、低温时段浇筑，以降低混凝土入仓温度，避免出现温度裂缝；(2)采用加冰或加冰水拌合；（3）对骨料进行预冷等方法来实现降低混凝土的入仓温度。

4.1.3加速混凝土散热

主要采取（1）用薄层浇筑，目的是为了增加散热面，同时应适当延长间歇时间；（2）在高温季节，已采用预冷措施的，采用厚块浇筑，能够防止因气温过高而热量倒流，以保持预冷效果；（3）在混凝土内预埋设冷却水管，通循环冷却水进行降温冷却。通过上述三种方法可达到加速混凝土散热的目的。

4.2混凝土收缩引起的裂缝

主要通过合理设置收缩缝；改善混凝土性能，降低水灰比，减少水泥用量；配筋率不宜过高；加强混凝土的时期养护，并适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护等措施来达到预防裂缝的目的。

4.3混凝土塑性坍落引起的裂缝

具体措施为：仔细选择骨料的级配，做好混凝土配合比的设计，特别要控制水灰比，采用适量的减水剂；施工时混凝土即不能漏振，也不能过振，避免混凝土泌水现象的发生，防模板沉陷；如果发现这类裂缝，可在混凝土终凝以前重抹面压光，使裂缝闭合。

4.4碱-骨料化学反应引起的裂缝

碱-骨料化学反应对结构件的耐久性影响极大，为了控制碱-骨料化学反应速度，应选择优质骨料和低含碱量水泥，并提高混凝土密实度和采用较低的水灰比。

5 裂缝的处理

裂缝处理主要有两种方法，即表面处理和灌浆处理。

5.1表面处理

表面处理的目的是为了进行缝口封闭，以防止渗漏和钢筋锈蚀。主要包括沿缝凿出嵌缝、开槽法修补裂缝、表面覆盖法修补等。

5.1.1缝口凿槽嵌缝

对平面上的表面浅层裂缝常用凿槽法处理，即在裂缝两侧用风镐、风钻或人工将混凝土凿至看不到裂缝为止。当深度小于20厘米的裂缝，可不采用其它措施，当裂缝超过20厘米时，可在槽内铺涂砂浆抹平，表面上可在铺设钢筋。

5.1.2开槽法修补裂缝

该方法修补大于0.5毫米的较宽裂缝，环氧树脂对应的比例是10，聚硫橡胶对应的比例是3、水泥对应的比例是12.5、砂对应的比例是28。首先用人工将晒干筛后的砂、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、水泥中，再用人工继续搅拌，再用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度，及时将已拌好的砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。

5.1.3表面覆盖法修补

此法是一种在微细裂缝的表面上涂膜，以达到修补混凝土微细裂缝的目的。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。表面覆盖法所用的材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异，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子将混凝土表面打毛，清除表面附着物，用水冲洗干净后充分干燥，然后用树脂填充混凝土表面的气孔，再用修补材料涂覆表面。

5.2灌浆处理

灌浆是混凝土裂缝内部补强的最重要的方法，应用最广，主要用于深层及贯穿裂缝补缝。目的是为了恢复结构的整体性和设计应力状态。

5.2.1水泥灌浆

由于水泥是一种颗粒型材料，经水搅拌后的水泥浆是一种悬浊液体，在其凝固过程中体积发生收缩，硬化后在缝内留下一条缝隙。当缝较小时水泥颗粒是无法灌入的，故水泥浆仅用于灌注宽度大于2毫米的裂缝。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、甲基丙烯酸脂、聚氨酯等化学材料。

5.2.2低压注浆法修补

低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm-0.3mm的混凝土裂缝修补。工序如下：裂缝清理―试漏―配制注浆液―压力注浆―二次注浆―清理表面。当出现很多的裂缝是，首先就需要利用医用的白胶布粘在有裂缝的地方，其次，利用很细的毛刷子沾上浆以后来回的涂抹裂缝处，将裂缝封住，当十分钟过后，将胶布再弄下来，用注浆嘴用的键将在外的小缝隙封住。当晾干后周围还会出现小裂口，为了避免漏浆所以还要重复的去补浆。在实施的过程中，将注浆液用补缝器吸取出来，再将注浆嘴去，将补缝器活塞利用人工推动的方式，一点点的通过注浆嘴将浆液注入到裂缝当中，如果这时周边的浆液流出时，需要将补缝器拔出，将铝铆钉按上。采用的顺序方式是由上及下，一端到另一端的方式来注浆。为了保证其质量效果，在30分钟过后再对每个注浆嘴进行二次补浆。

5.2.3嵌缝封堵法

具体做法为沿裂缝凿槽，在槽中嵌入塑性或刚性止水材料，以达到封堵裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

5.2.4化学灌浆

化学浆是一种真溶液渗透性能好，为当前进行混凝土裂缝灌浆的主要材料。所用浆材主要有环氧、甲凝以及丙凝浆液等。

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅影响到建筑物的外部景观，还会降低建筑物的抗渗能力，引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

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