水工混凝土裂縫產生原因及處理辦法

任延雷 任承捷

混凝土在現代各類工程建設中起著不可替代的作用，是現代物質文明發展的一個重要標志。但是由于混凝土施工過程中環境多變，施工影響因素多，致使混凝土構件受到不同程度的損傷，使澆注好或正在使用的混凝土構件出現裂縫，繼而出現裂縫開展、水氣侵入裂縫、凍融變化、鋼筋銹蝕等狀況，危及混凝土構件的安全。下面就水工混凝土裂縫產生原因及處理辦法談一些看法。

一、水工混凝土裂縫的種類

水工混凝土是一種特殊受力環境下的構造物。它不只受到風吹雨打、太陽照射、環境潮濕的影響，還受到水中環境的影響。所以水工混凝土構件的要求很嚴格，一般情況下不允許出現裂縫，更不允許出現貫穿性裂縫。水工混凝土裂縫的種類按裂縫的方向、形狀可劃分為水平裂縫、垂直裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫以及放射狀裂縫等；按裂縫深度可劃分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫。

二、水工混凝土產生裂縫的原因

1.水工混凝土多為少筋混凝土，水工混凝土施工時，由于混凝土體積大，內部產生大量的水化熱得不到充分散發，導致混凝土內外溫差較大，使混凝土變形產生裂縫。

2.混凝土在硬化的過程中，干縮引起的體積變形受到約束時會產生裂縫。這種裂縫的寬度有時會很大，甚至會貫穿整個構件。

3.在厚度較大的構件中，由于混凝土的塑性塌落而引起裂縫。

4.當構件受到約束時，因溫度變化產生溫度應力使混凝土產生裂縫。

5.混凝土加水拌和后，水泥中的堿性物質與活性骨料中活性氧化硅等起反應，析出的膠狀堿—硅膠從周圍介質中吸水膨脹，體積可增大3倍，從而使澆注好的混凝土體積膨脹產生裂縫。

6.氣溫高時澆注混凝土，由于蒸發過快，造成混凝土內部水化熱過多，在混凝土澆注數小時后仍處于塑性狀態，在這種狀態下混凝土極易產生塑性收縮變形，使混凝土構件出現裂縫。

7.構件超載裂縫。混凝土構件在吊裝過程中超載，構件受到的集中荷載或均勻荷載超過了設計值，使構件產生內力彎矩，出現垂直于構件縱軸的裂縫；或是在安裝過程中，構件在較大剪力作用下，產生斜裂縫，并向上、下延伸。

8.建筑物基礎處理不好，會產生不均勻沉陷，也有可能產生裂縫。隨著沉陷的發展，裂縫會不斷擴大。

9.當鋼筋混凝土處于不利環境中，因混凝土保護層厚度有限，或保護層被銹蝕剝落，構件鋼筋外露受到銹蝕，酸堿離子或溶于水中的氧、氫氧離子使混凝土中的鋼筋產生銹蝕，受力斷面減小。特別是鋼筋混凝土的鋼筋在氧化過程中，生成氧化鐵，由于氧化鐵的體積比原來金屬的體積大的多，鐵銹體積膨脹，對周圍混凝土擠壓，造成混凝土脹裂。

三、水工混凝土裂縫的防治措施

為確保水工混凝土穩定安全可靠，必須從水工建筑物的設計、施工兩個方面入手抓好防治混凝土裂縫的各項工作，嚴防水工混凝土出現裂縫。如果建筑物中的水工混凝土構件很重要，特別是那些受交變應力作用的部位，應該拆除、重建，以達到設計要求。

1.水工建筑物要由有相應設計資質的設計單位設計，堅決杜絕無證設計。設計單位應該掌握該建筑物所有設計資料（地質、氣象、建筑物材料等），才能進行設計。

2.設計單位應該明確水工混凝土的施工條件，混凝土制作場地必須進行硬化，克服運輸吊裝產生的構件損傷。混凝土制作現場必須風、水、電條件齊全，保證混凝土澆注時，能夠有效控制混凝土的溫度。水工混凝土施工中，常要摻入外加劑，外加劑的品種和數量在設計中要有嚴格的要求，確保混凝土收縮與膨脹相抵消。按《規范》要求在設計時設置必要的變形縫。

3.水工混凝土配合比設計時，要委托有資質的試驗室進行混凝土配合比試配。在混凝土具有良好工作性能的情況下，應盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）、“二摻”（摻高效減水劑和高性能引氣劑）和“一高”（高粉煤灰摻量）的設計準則，生產出“高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值”的抗裂混凝土。

4.混凝土澆注時振搗要密實，構件拆模后要覆蓋草簾或鋪草澆水養護保濕。混凝土的養護不僅對防止早期表面裂縫很重要，對混凝土后期強度的發展、混凝土的進一步成熟和耐久性等也同樣重要。

5.大體積混凝土宜使用低水化熱水泥，如硅酸鹽水泥或普通硅酸水泥、礦渣水泥，此外可摻加膨脹劑、適量的粉煤灰等，以減少因溫度應力而產生的大體積混凝土裂縫。同時要覆蓋塑料薄膜和草袋，以確保混凝土內外溫差小于25℃。在設計大體積混凝土工程時，要根據工程情況進行裂縫計算，并做限制裂縫開展的計算，根據混凝土構造要求配置必要的構造筋，在滿足構造要求的同時限制裂縫的出現和發展。在設計承受滲透壓力大的混凝土結構（如混凝土閘門）時，要進行混凝土抗裂設計，選用抗裂性強的鋼筋構造（如混凝土鋼絲網結構），確保混凝土結構不出現裂縫。

6.根據《規范》要求，要注意采用新技術、新工藝、新材料和新設備，通過原材料的選用和控制來達到設計要求。在設計時要選用堿活性小的砂石骨料，同時注意選用低堿或無堿外加劑以及合適的摻和料來抑制堿性骨料反應。

7.泵送混凝土要摻加泵送劑，以滿足混凝土的和易性及可泵性。在滿足其可泵性的同時，應盡量減小出機時的坍落度，降低砂率，并嚴格控制骨料的含泥量。

8.在高溫季節施工時，要嚴格控制混凝土的施工溫度，減少混凝土的溫度回升。

四、水工混凝土工程檢驗

混凝土構件安裝就位前要進行嚴格的檢查，檢查構件是否有破損及裂縫。如果構件達不到設計要求，出現危及建筑物安全的裂縫，應堅決不予使用。如果是大體積混凝土構件出現裂縫，要進行超聲波儀器探測，由專家判定裂縫性質，并找出造成混凝土產生裂縫的原因。大體積混凝土局部出現的不危及安全的裂縫，經過技術處理，可以使用。

五、水工混凝土裂縫的修補方法

1.開槽法修補裂縫。裂縫不深的混凝土構件可采用環氧樹脂填補處理。環氧樹脂成分比例為環氧樹脂∶聚硫橡膠∶水泥∶砂=10∶3∶12.5∶28。首先將砂、水泥按比例配好攪拌均勻，再摻入按配比拌勻的環氧樹脂、聚硫橡膠，并進行攪拌，最后用少量的丙酮將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度。將改性環氧樹脂砂漿及時嵌入混凝土鑿槽內，在2h內用毛氈、麻袋覆蓋，待完全初凝后，開始用水養護。

2.低壓注漿法修補裂縫。低壓注漿法適用于寬度為0.2～0.3mm的混凝土裂縫。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，使裂縫封閉。大約10min后，揭去膠布條，露出小縫。固化后周邊可能有裂口，必須反復用漿補上，避免漏漿。注漿操作一般在粘嘴的第二天進行，若氣溫較高，半天就可注漿。操作時先用補縫器將漿液壓入裂縫，并堵上鋁鉚釘。為了保證漿液充滿，在注漿后約0.5h可以對每個注漿嘴再次補漿。

3.表面浸刷覆蓋法修補裂縫。水工混凝土構件常在水壓滲透環境中進行使用，表面常有混凝土干縮造成的細微裂縫（寬度一般小于0.2mm）。這種裂縫淺，深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫，是一種不透水的裂縫。為了限制這種裂縫的開展，在構件表面浸刷涂抹加溫后的環氧樹脂配置液，使環氧樹脂液浸入細微裂縫中，限制裂縫的開展，提高擋水建筑物的防滲性能。

六、結語

裂縫是水工混凝土結構中普遍存在的一種現象，會引起鋼筋的銹蝕和混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響水利工程的安全使用，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，保證水利工程和構件安全、穩定地工作■