水利工程中混凝土裂縫的處理技術

湯忠學

（安徽水利開發股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 前言

在大型的水利工程建筑中，由于混凝土的價格低廉、硬度高強、耐腐蝕、老化緩慢、可塑性強的優點，得到廣泛的應用。但是由于水泥的一些固有的特性，以及各種輔料、施工工藝及外界環境等原因的影響，大體積混凝土的裂縫在所難免。一直以來裂縫是水利工程混凝土最常見的缺陷之一，據統計很少有混凝土建筑物沒有裂縫。裂縫的出現，輕者影響建筑物的美觀和壽命，重者破壞建筑物的完整性和安全性。因此必須對水利工程混凝土的裂縫現象給予足夠重視，分析產生裂縫的原因，選擇好處理方案，控制和減少裂縫的危害。

2 裂縫的主要原因

2.1 裂縫的分類

2.1.1 按裂縫的安全危害性分類

危害性裂縫，該裂縫使建筑結構的強度和穩定安全等系數降低到臨界值或以下；重要裂縫，該裂縫使建筑強度和穩定安全系數有所降低；一般裂縫，該裂縫使得對建筑物強度和穩定性安全系數降低較小。

2.1.2 按裂縫對建筑物耐久性分類

對建筑物有實質性危害的裂縫，可降低結構耐久性的裂縫；對建筑無實質性危害的裂縫，可隨結構溫度趨于穩定而閉合或僅對結構美觀有所影響，但不降低建筑物耐久性。

2.1.3 按裂縫的方向、形狀分類

可以分為水平裂縫、垂直裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫以及放射狀裂縫等。

2.1.4 按裂縫深度劃分

可劃分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫。

2.2 裂縫的主要成因

2.2.1 混凝土的熱學性能

包括導熱系數、導溫系數、比熱、熱膨脹系數、絕熱溫升等。其中熱膨脹系數值直接關系到溫度收縮應力，與骨料的巖性關系密切，例如石灰巖的熱膨脹系數較小，石英巖的熱膨脹系數較大，在相同的溫差作用下，兩者溫度應力可相差一倍。

2.2.2 混凝土的力學性能

包括抗壓強度、抗拉強度、彈性模量、極限拉伸值、徐變度、自身體積變形等。其中自身體積變形值主要取決于水泥中的礦物成分，水泥品種不同、自身體積變形有正有負。自身體積變形為正表示體積膨脹，有利于防止裂縫，自身體積變形為負表示體積收縮，會給大體積混凝土裂縫帶來不利影響。

2.2.3 施工工藝的影響

大部分工程混凝土的原材料在攪拌、運輸、平倉振搗、養護和表面保護等環節上，沒有得到足夠的重視和嚴格的控制，造成混凝土質量差、強度不均勻、降低了混凝土的抗裂能力。

2.2.4 工程運行的影響

工程運行不當也會產生裂縫，工程結束后產生的裂縫一般與工程設計、工程施工密切相關。工程運行條件惡劣也可造成裂縫。

3 裂縫的處理技術

3.1 表面處理

表面處理技術的目的是為了進行縫口封閉，以防止滲漏和鋼筋銹蝕。該技術主要包括沿縫口鑿槽嵌縫、縫口貼橡皮板、縫口涂刷、高分子聚合物縫口浸漬。

（1）縫口鑿槽嵌縫技術。對平面上的表面淺層裂縫常用的鑿槽法處理，即在裂縫兩側用風鎬、風鉆或人工將混凝土鑿至看不到裂縫為之。當深度小于20厘米的裂縫，可不采用其他措施；當裂縫超過20厘米時，可在槽內鋪涂砂漿抹平，表面上可以再鋪設鋼筋。

（2）縫口貼橡皮板技術。縫口貼橡皮板主要用于處理擋水壩段迎水面裂縫，防滲效果好，由于橡皮彈性好和抗滲性能優越，用以修補尚未穩定的裂縫為宜；常用的橡皮板厚度越為5毫米，為粘貼牢固，橡皮表面應先用鋼絲刷刷毛進行表面鑿毛。

（3）縫口涂刷技術。該技術適用于擋水大壩上游裂縫防滲。一般壩體裂縫采用瀝青席防滲層，先將壩體疏松層鑿除，涂抹清底油，然后鋪上瀝青席做防滲層，在其上澆一層混凝土，以便對瀝青席起保護作用。同時可對大壩空腔進行保溫，在原封腔板面鋪設厚度為15厘米的瀝青膨脹珍珠巖，其上再鋪設瀝青席做防滲層。

（4）開槽法修補裂縫技術。該技術修補較寬裂縫大于0.5毫米，采用環氧樹脂：10，聚硫橡膠：3，水泥：12.5，砂：28。首先用人工將曬干篩后的砂、水泥按比例配好攪拌均勻后，將環氧樹脂聚硫橡膠也按配比拌勻。然后摻入已拌好的砂、水泥當中，再用人工繼續攪拌。最后用少量的丙酮將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度。及時將已拌好的改性環氧樹脂砂漿用橡膠桶裝到已鑿好洗凈吹干后的混凝土鑿槽內進行嵌入。

（5）表面覆蓋法修補技術。該技術是一種在微細裂縫的表面上涂膜，以達到修補混凝土微細裂縫的目的。分覆裂縫部分及全部涂覆兩種方法，這種方法的缺點是修補工作法深入到裂縫內部，對延伸裂縫難以追蹤其變化。表面覆蓋法所用材料視修補目的及建筑物所處環境不同而異，常采用彈性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。工時，首先用鋼絲刷子將混凝土表面打毛，清除表面附著物，用水沖洗干凈后充分干燥，然后用樹脂充填混凝土表面的氣孔，再用修補材料涂覆表面。

（6）高分子聚合物縫口浸漬技術。浸漬是高分子材料的復合單體聚合作用，對混凝土表層產生浸漬滲入，強化低強混凝土表面，同時使表面淺層裂縫的縫口粘合。

3.2 灌漿處理技術

灌漿技術是混凝土裂縫內部補強最重要的方法，應用最廣，主要用于深層及貫穿裂縫補縫。灌漿技術的目的是為了恢復結構的整體性和設計應力狀態。

（1）水泥灌漿技術。由于水泥是一種顆粒型材料，經水攪拌后的水泥漿是一種懸濁液體，在其凝固過程中體積發生收縮，硬化后在縫內留下一條隙縫。當隙縫較小時，水泥顆粒是無法灌入的，故水泥漿僅用于灌注寬度大于2毫米的裂縫。灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是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，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。

（2）低壓注漿法修補技術。該技術適用于寬度為0.2-0.3毫米的混凝土裂縫修補。修補工序如下：裂縫清理“試漏”配制注漿液“壓力注漿”二次注漿“清理表面”。當裂縫數量較多時，先要在裂縫位置上貼醫用白膠布，再用窄毛刷沾漿沿裂縫來回涂刷封縫，約10分鐘后，粘貼注漿嘴用鍵包嚴。固化后周邊可能有裂口，必須反復用漿補上，以避免注漿漏漿。注漿操作一般在粘嘴的第二天進行，若氣溫高的話，半天就可注漿。操作時先用補縫器吸取注漿液，插入注漿嘴，用手推動補縫器活塞，使漿液通過注漿嘴壓入裂縫，當相鄰的嘴中流出漿液時，就可拔出補縫器，堵上鋁鉚釘。為了保證漿液充滿，在注漿后約半小時可以對每個注漿嘴再次補漿。

（3）嵌縫封堵法。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、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。

（4）化學灌漿技術。化學漿是一種真溶液，滲透性能好，系當前進行混凝土裂縫灌漿的主要材料。其所用漿材主要有環氧、甲凝以及丙凝漿液。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而有效的三種方法。

4 總結

混凝土裂縫是混凝土結構建筑中普遍存在的一個現象，這種裂縫的出現，一方面不僅影響到建筑的外部景觀，另一方面還能降低建筑物的抗滲能力，引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，嚴重影響建筑物的承載能力。因此，要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展。

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