淺談水利工程混凝土裂縫的成因及對(duì)策

石家莊市冶河灌區(qū)管理局 河北石家莊 050000

摘要：水利混凝土裂縫是水工建筑物最為常見的病害之一，產(chǎn)生的原因是多種多樣的。裂縫對(duì)水工建筑物的危害程度不一，還可能誘發(fā)其他病害的發(fā)生和發(fā)展，對(duì)水工建筑物的耐久性產(chǎn)生巨大的危害，因此，必須對(duì)此加以重視，并采取措施加以解決。

關(guān)鍵詞：水利工程；裂縫；成因

一、水利混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土裂縫形成的原因非常復(fù)雜，往往是多種不利因素綜合作用的結(jié)果。從工程建設(shè)實(shí)施角度上分析，混凝土裂縫產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面的因素。

1.設(shè)計(jì)粗糙，建設(shè)、監(jiān)理單位工作隨意性大

由于多方面的原因，勘察設(shè)計(jì)單位無(wú)法深入地開展地質(zhì)勘探工作，設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)依據(jù)，帶有一定的盲目性。個(gè)別建設(shè)單位限于自身管理和專業(yè)技術(shù)水平的欠缺，任意變更原設(shè)計(jì)。少數(shù)工程由業(yè)主的內(nèi)部人員組成監(jiān)理機(jī)構(gòu)，監(jiān)理工作失去獨(dú)立性。

2.施工工藝或現(xiàn)場(chǎng)操作不規(guī)范

混凝土生產(chǎn)時(shí)原材料計(jì)量誤差大，尤其外加劑的摻加隨意性大，沒有根據(jù)砂、石料的實(shí)際含水率及時(shí)調(diào)整施工用水量，造成混凝土水灰比增大。另外，在混凝土運(yùn)輸及泵送過(guò)程當(dāng)中加水的現(xiàn)象也比較普遍。采用整體式鋼模板臺(tái)車施工，混凝土澆筑時(shí)不振搗或漏振，混凝土均質(zhì)性差。盲目追求施工進(jìn)度，隨意提前脫模時(shí)間，使低強(qiáng)度混凝土過(guò)量承受荷載，破壞了混凝土結(jié)構(gòu)。脫模后沒有進(jìn)行混凝土的潮濕養(yǎng)護(hù)。

3.原材料質(zhì)量差，配合比設(shè)計(jì)不合理

水泥品種選擇不當(dāng)，安定性不良，不同批次的水泥混用。碎石、砂級(jí)配差，含泥量超標(biāo)。碎石中石粉含量大，針、片狀物過(guò)多，影響了水泥與骨料的膠結(jié)。進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，忽視水泥用量增多對(duì)混凝土品質(zhì)的影響，錯(cuò)誤認(rèn)為水泥用量越多，混凝土強(qiáng)度越高。對(duì)摻合料和外加劑的選用缺乏專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)，往往達(dá)不到預(yù)期效果。

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，施工不規(guī)范造成的混凝土裂縫占80%左右，材料質(zhì)量差或配合比不合理產(chǎn)生的裂縫占15%左右，設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的裂縫可能占5%。

二、水利混凝土裂縫的預(yù)防措施

1.塑性收縮裂縫的預(yù)防措施

首先是要選擇合適的材料，一般選用干縮值較小、強(qiáng)度好的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。嚴(yán)格控制水灰比例，摻加高效減水劑來(lái)增加?；炷恋膹?qiáng)度，減少水和水泥的分量。要及時(shí)在混凝土的表面覆蓋一層薄膜，保證混凝土的濕度或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.沉陷裂縫的預(yù)防措施

基于地基的穩(wěn)定，施工前對(duì)卵石、礫石、各種砂和粘性土的地質(zhì)結(jié)構(gòu)要進(jìn)行夯實(shí)、加固。模板要保證有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證地基的均勻受力。在澆注的過(guò)程中，混凝土不要被水浸泡，拆除模板要有時(shí)間的控制，另外也要注意拆模的先后順序。在凍土上搭設(shè)模板時(shí)要注意采取一定的預(yù)防措施。

3.對(duì)冷卻管進(jìn)行降溫

為了有效地避免水利的施工過(guò)程中，混凝土的內(nèi)溫過(guò)高導(dǎo)致的熱脹冷縮現(xiàn)象，可在混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷卻管的預(yù)先鋪設(shè)，待混凝土在澆注之后，便可進(jìn)行通水的循環(huán)冷卻操作，這樣可以預(yù)防裂縫的出現(xiàn)。對(duì)于冷卻管中的出水的排放問(wèn)題，應(yīng)該安排在不影響工程施工的地方，當(dāng)施工過(guò)程中的混凝土在整體初凝后，可以按照具體的情況通過(guò)出水對(duì)混凝土進(jìn)行蓄水以及保溫養(yǎng)護(hù)。

4.溫控防裂措施

為防止裂縫的出現(xiàn)，水利施工的現(xiàn)場(chǎng)可以采取以下幾點(diǎn)措施。首先，要改善骨料的配比，在干硬性的混凝土中摻加混合料，加塑化劑或引氣劑，盡量減少混凝土中水泥的用量。其次，進(jìn)行混凝土的攪拌時(shí)，可以加水或者用水對(duì)碎石進(jìn)行冷卻處理，使?jié)仓炷恋臏囟扔兴陆怠Ｗ詈?，熱天進(jìn)行混凝土的澆筑時(shí)，應(yīng)當(dāng)減少對(duì)混凝土的澆筑厚度，能控制在500 毫米以內(nèi)最佳，這樣有利于表面的散熱。還可以按照混凝土的澆注面積，設(shè)置混凝土的測(cè)溫管，定時(shí)測(cè)定內(nèi)外溫度。

三、水利工程混凝土裂縫的修補(bǔ)

混凝土裂縫分為死縫、活縫和增長(zhǎng)縫等3 種。對(duì)于死縫可以采用剛性材料填充修補(bǔ)；對(duì)活縫則采用彈性材料修補(bǔ)；對(duì)于增長(zhǎng)縫，必須消除引發(fā)裂縫的因素。裂縫修補(bǔ)除了要恢復(fù)防水性和耐久性為目的之外，還要從結(jié)構(gòu)安全及美觀角度出發(fā)進(jìn)行修補(bǔ)，當(dāng)前的修補(bǔ)方法主要有以下幾種。

1.開槽法修補(bǔ)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(huán)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(dāng)中，再用人工繼續(xù)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(shí)將已拌好的改性環(huán)氧樹脂砂漿用橡膠桶裝到已鑿好洗凈吹干后的砼鑿槽內(nèi)進(jìn)行嵌入。從砂漿開始拌和到嵌入砼縫內(nèi)，一組砂漿的整個(gè)施工過(guò)程需要30 分鐘左右完成。嵌入后的砂漿養(yǎng)護(hù)即砂漿嵌入縫槽內(nèi)處理好后兩小時(shí)以內(nèi)及時(shí)用毛氈、麻袋將聚硫橡膠改性環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行覆蓋，待完全初凝后，開始用水養(yǎng)護(hù)。

2.低壓注漿法修補(bǔ)裂縫

低壓注漿法適用于寬度為0.2mm～0.3mm 的混凝土裂縫修補(bǔ)。修補(bǔ)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(dāng)裂縫數(shù)量較多時(shí)，先要在裂縫位置上貼醫(yī)用白膠布，再用窄毛刷沾漿沿裂縫來(lái)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(yán)。固化后周邊可能有裂口，必須反復(fù)用漿補(bǔ)上，以避免注漿漏漿。注漿操作一般在粘嘴的第二天進(jìn)行，若氣溫高的話，半天就可注漿。操作時(shí)先用補(bǔ)縫器吸取注漿液，插入注漿嘴，用手推動(dòng)補(bǔ)縫器活塞，使?jié){液通過(guò)注漿嘴壓入裂縫，當(dāng)相鄰的最終流出漿液時(shí)，就可拔出補(bǔ)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(gè)注漿。為了保證漿液充滿，在注漿后約半小時(shí)可以對(duì)每個(gè)注漿嘴再次補(bǔ)漿。

3.表面覆蓋法修補(bǔ)裂縫

這是一種微細(xì)裂縫的表面上涂膜，以達(dá)到修補(bǔ)混凝土微細(xì)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(diǎn)是修補(bǔ)工作無(wú)法深入到裂縫內(nèi)部，對(duì)延伸裂縫難以追蹤其變化。表面覆蓋法所用材料視修補(bǔ)目的及建筑物所處環(huán)境不同而異，通常采用彈性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。施工時(shí)，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(bǔ)材料涂覆表面。

4.充填法

對(duì)于裂縫寬度大于0.5mm 的裂縫，沿裂縫處鑿成“U”形或“V”形槽，槽頂寬約10cm，在槽中充填密封材料。充填材料采用水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、彈性環(huán)氧砂漿、聚合物水泥砂漿等。如果鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋已經(jīng)銹蝕，則將混凝土鑿開到能夠處理已經(jīng)生銹的鋼筋部分，將鋼筋除銹，再在槽中充填水泥砂漿或環(huán)氧樹脂砂漿等材料。

5.注入法

注入法分壓力注入法與真空吸入法兩種。灌漿法適應(yīng)于較深較細(xì)的裂縫，而真空注入法則利用真空泵使縫內(nèi)形成真空，將漿材注入縫內(nèi)，該方法適應(yīng)于各種表面裂縫的修補(bǔ)。灌漿材料有水泥漿材、普通環(huán)氧漿材、彈性聚氨酯漿材、水溶性聚氨酯漿材等。

除以上幾種常用混凝土裂縫修補(bǔ)法外，還有結(jié)構(gòu)加固法、混凝土置換法、電化學(xué)防護(hù)法、仿生自愈合法等修補(bǔ)方法，要根據(jù)工程具體情況選用合適的混凝土裂縫修補(bǔ)方法。

結(jié)語(yǔ)

水利建筑構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)安全和防滲等主要由混凝土承擔(dān)，混凝土的質(zhì)量極其重要。因此，減少和控制混凝土裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，對(duì)提高混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，進(jìn)而提升水利建筑物的安全起著極為重要的作用，必須加以重視。

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