探討水利工程中混凝土裂縫的防治

摘要：隨著國家對基礎設施建設投入力度的逐年加大，作為推動經濟增長起關鍵作用的水利建設迅猛增長。在水工建筑物的建造和使用過程中，因出現裂縫而影響工程質量甚至導致結構垮塌的事故時有發生。混凝土開裂是工程中常見的問題，經常困擾著工程技術人員。為此，有必要對混凝土裂縫產生的原因及防治進行深入地探討，以保證施工質量。

關鍵詞：混凝土裂縫 預防措施 修補技術

混凝土因其抗壓強度高，并且耐火性好，不容易風化，養護費用低，成為當今水利建筑結構中使用最廣泛的建筑工程用材之一。水利施工中的混凝土結構裂縫是普遍存在的一種現象，它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，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，保證建筑物和構件安全、穩定地工作。

一、水利工程中常見裂縫

1.干縮裂縫 干縮裂縫多出現在混凝土養護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發會產生干縮，且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果。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。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫，寬度多在0.05—0.2mm之間，大體積混凝土中平面部位多見，較薄的梁板中多沿其短向分布。

2.塑性收縮裂縫 塑性收縮是指混凝土在凝結之前，表面因失水較快而產生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現，裂縫多置中間寬、兩端細且長短不一，互不連貫狀態。較短的裂縫一般長20—30cm，較長的裂縫可達2—3m，寬1—5mm。其產生的主要原因為：混凝土在終凝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積急劇收縮，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。

3.沉陷裂縫 沉陷裂縫的產生是由于結構地基土質不勻、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，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產生不均勻沉降，致使混凝土結構產生裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關，一般沿與地面垂直或置30°—45°角方向發展，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩定。

4.化學反應引起的裂縫 堿骨料反應裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫是鋼筋混凝土結構中最常見的由于化學反應而引起的裂縫。混凝土拌和后會產生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料產生化學反應并吸收周圍環境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開裂。這種裂縫一般出現在混凝土結構使用期間，一旦出現很難補救。

二、裂縫預防措施

1.設計單位應該提出混凝土施工溫度控制的具體要求和混凝土養護的基本要求，控制外加劑的品種和摻量，確保混凝土收縮與膨脹相抵消；按《規范》要求設置必要的變形縫。

2.混凝土配合比設計時，在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應盡可能的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）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。施工時要嚴格控制混凝土配合比，計量要準確，坍落度抽檢工作要加強，不能流于形式。

3.混凝土振搗要密實，拆模后要掛草簾或鋪草澆水養護保濕。新澆筑的混凝土就象剛剛出生的嬰兒，需要體貼關心和愛護。混凝土的養護不僅對防止早期表面裂縫顯得重要，它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。

4.施工過程中應經常觀察模板的位移和混凝土澆搗的密實情況，不能漏振，過振，且在第一次振搗后，要進行第二次技術與工程管理振搗。

5.配置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，此外可摻加膨漲劑、適量的粉煤灰等，摻粉煤灰是一項既能減少由溫度應力而使大壩開裂的危險，又能提高混凝土某些性能的經濟有效的措施；同時要采用塑料薄膜和草袋覆蓋，以確保混凝土內外溫差小于25°。根據構造要求情況配置必要的鋼筋起到限裂的作用。

6.《規范》中要求采用新技術、新工藝、新材料和新設備。很多方面要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選用合適的摻和料抑制堿性骨料反應。

7.對泵送混凝土，則要在滿足其可泵性、和易性的前提下，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。

三、裂縫修補技術

1.開槽法修補裂縫 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（約0.4斤丙酮就可以了）。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砼鑿槽內進行嵌入。從砂漿開始拌和到嵌入砼縫內，一組砂漿的整個施工過程需要30分鐘左右完成。

2.低壓注漿法修補裂縫 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10分鐘后，揭去膠布條，露出小縫，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。一般由上往下注漿，水平縫一般從一端到另一端逐個注漿。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.表面覆蓋法修補裂縫 這是一種在微細裂縫（一般寬度小于0.2mm）的表面上涂膜，以達到修補混凝土微細裂縫的目的。分涂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無法深入到裂縫內部，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，通常采用彈性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜（粘貼）等。施工時，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。