水利水電工程建設中混凝土裂縫處理技術探討

鄧忠明

（徐聞縣水利水電勘測設計室，廣東 徐聞 524100）

前言

近年來,隨著中央加大對水利水電工程行業建設的重視,特別是中小型水庫和城市的堤防工程實施加固以及修建,在其施工過程中,對工程技術要求特別嚴格,務必做到消除工程隱患、確保工程安全。本文重點對施工中混泥土裂縫技術進行了分析。

1 造成混泥土表面干縮裂縫的因素以及預防方法

1.1 出現表面干縮裂縫的因素

由于混凝土內外水分的蒸發程度不同而導致的結果，混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小，變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。

1.2 預防表面干縮裂縫的方法

1.2.1 選用于縮較小的水泥，如用中低熱水泥和粉煤灰水泥，在保證混凝土強度等級的前提下，降低水泥的用量。

1.2.2 混凝土的干縮受水灰比的影響較大，水灰比越大干縮越大，因此在混凝土配合比設計中應盡量控制好水灰比大小，同時摻加合適的減水劑。

1.2.3 嚴格控制混凝土攪拌時間和施工中的配合比，混凝土的用水量絕對不能大于配合比設計所給定的用水量，用水量誤差控制在規范允許的范圍之內。

1.2.4 混凝土平面收光要恰到好處，最后一道收光要用力反復揉搓。混凝土表面既達到最密實的程度，又能收好光。

2 造成塑性收縮的因素以及預防方法

2.1 塑性收縮的因素

混凝土在凝結前幾乎沒有強度或強度很小，或者混凝土剛剛終凝而強度很小時，受高溫或較大風力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體急劇收縮，而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮，因此產生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土凝結時間、水泥的安定性、環境溫度、風速、相對濕度等。

2.2 預防塑性收縮的方法

2.2.1 選用干縮值較小，且早期強度較高的普通硅酸鹽水泥。嚴格控制水灰比和水泥用量，選擇級配良好的石子，減少空隙率和砂率。

2.2.2 澆筑混凝土之前，將基層和木模板澆水濕潤。振搗要密實，表面壓實

2.2.3 及時用塑料薄膜或潮濕的草簾子養護，保濕保溫，或噴灑養護劑。避免高溫和大風天氣下澆筑，防止暴曬風干。

3 造成溫度裂縫的因素以及預防方法

3.1 溫度裂縫產生的因素

混凝土在澆筑后，在硬化過程中，水泥水化作用產生大量的水化熱，由于混凝土體積較大，大量的水化熱積聚在混凝土內部而不易散發，導致內部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，產生較大溫差，較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產生裂縫。在混凝土的施工中當溫差變化較大或混凝土受到寒潮的襲擊時會造成混凝土表面收縮，表面收縮的混凝土受內部混凝土的約束，將產生很大的拉應力而產生裂縫。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫通常中間粗兩端細，而冷卻裂縫的粗細變化不太明顯。此種裂縫的出現會引起鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞、抗滲能力等。

3.2 控制溫度，防止裂縫的預防方法

控制溫度的措施：

a.采取改善骨料級配，采用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量。b.拌和混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度。c.熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱。d.在混凝土中埋設冷卻水管，通入冷水降溫。e.規定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度。

3.3 改善約束條件的措施：

要合理地分縫分塊，避免基礎過大起伏，合理地安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露。此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要的，應特別注意避免產生貫穿裂縫，出現后要恢復其結構的整體性是十分困難的，因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發生為主。在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。加筋對大體積混凝土的溫度應力影響很小，因為大體積混凝土的含筋率極低，只是對一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應力低于屈服極限的條件下，鋼的各項性能是穩定的，而與應力狀態、時間及溫度無關。鋼的線脹系數與混凝土線脹系數相差很小，在溫度變化時兩者間只發生很小的內應力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7倍～l5倍，當內混凝土應力達到抗拉強度而開裂時，鋼筋的應力將不超過200kg/cm 因此，在混凝土中想要利用鋼筋來防止細小裂縫的出現是很困難的

4 造成沉陷裂縫的因素以及預防方法

4.1 沉陷裂縫的因素

由于結構地基土質不均、松軟或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致，或者因為模板剛度不足、模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致。

4.2 沉陷裂縫的預防方法

4.2.1 保證模板有足夠的強度和剛度，且支撐牢固，并使地基受力均勻。

4.2.2 防止混凝土澆筑過程中地基被水浸泡。

4.2.3 模板拆除時間不能太早且要注意拆換的先后順序,在凍土上搭設模板時要注意采取一定的預防措施。

5 對于混泥土造成裂縫技術處理方法的建議

5.1 采取表面修補法

適用于穩定和對結構承載力沒有影響的表面裂縫以及深度裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂，通常可以采用在裂縫表面粘貼玻璃絲布等措施。

5.2 采取灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法主要適用于對于結構整體有影響或者有防滲要求的混凝土裂縫的修補。利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中，膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而達到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸、聚氧脂等化學材料。嵌縫法是裂縫封堵中常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿糟，在糟中嵌填塑料或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的影響。常用的塑性材料有聚氧乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等，常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

5.3 采取結構加固法

當裂縫影響到混凝土結構的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結構進行處理。結構堅固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結構的截面積，在構件的角部外包型鋼，采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土劑加固。

5.4 采取混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法，此方法是將損壞的混凝土剔掉，然后置換新的混凝土或其他材料，常用的置換材料有普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

5.5 電化學防護法

電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態，鈍化鋼筋，以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用且有效的三種方法。這些方法的優點是受環境因素的影響較小，適用于鋼筋、混凝土的長期防腐，既可用于已裂結構，也可用于新建結構。

5.6 仿生自愈合法

仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組織對受創傷部位自動分泌某種物質，而使創傷部位得到愈合的機能，在混凝土的傳統組分中加入某些特殊組分(如含粘結劑的液芯纖維或膠囊)，在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統，當混凝土出現裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

6 結束語

總的來說，在水利水電工程建設中，造成混凝土裂縫產生的的因素有很多，現在的處理技術以及方法還有待提高，我們必須在實踐中積累經驗，不斷地摸索創新，力求真正的科學處理方法，以保證工程的質量，消除安全隱患，做到“質量至上，安全第一”。

[1]張鋒.水利施工中混泥土裂縫探討,科技信息.2005.

[2]戴會超.王建 國內外水利水電工程混凝土裂縫及其防治技術研究.2005.

[3]柏柱塘.淺談水工混凝土裂縫成因與防治措施,科技信息2006.

[4]劉金培.《水工混凝土裂縫的處理》,《中國水利》.