淺析水工混凝土裂縫的預(yù)防與處理

【摘要】由于水工混凝土經(jīng)常暴露在大氣與水之中，經(jīng)常受到水流的沖刷、日曬和雨、雪、風(fēng)、霜、水的侵蝕以及冰凍、干濕等作用，極易出現(xiàn)裂縫等問題，裂縫的出現(xiàn)，將對(duì)混凝土質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，因此，水工混凝土裂縫預(yù)防和處理工作至關(guān)重要，馬虎不得。

【關(guān)鍵詞】水工混凝土；裂縫；預(yù)防；處理；注意事項(xiàng)

水工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。

一、水工混凝土裂縫存在的危害

混凝土裂縫將使水工建筑物產(chǎn)生滲漏，滲漏的結(jié)果，一方面在壓力水作用下使裂縫逐步擴(kuò)寬和發(fā)展；另一方面當(dāng)水滲入混凝土內(nèi)部后首先會(huì)引起水解破壞，并可能由此導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物的破壞，根據(jù)調(diào)查，由裂縫引起的各種不利結(jié)果中，滲漏水占60%。由于混凝土碳化會(huì)加劇混凝土收縮開裂，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物破壞，混凝土裂縫的存在，能使空氣中的二氧化碳極易滲透到混凝土內(nèi)部與水泥的某些水化產(chǎn)物相互作用形成碳酸鈣，這就是常說的混凝土碳化。在潮濕的環(huán)境下二氧化碳能與水泥中的化學(xué)成分相互作用，使混凝土的堿度降低，使鋼筋純化膜遭受破壞，當(dāng)水和空氣同時(shí)期滲入，鋼筋就產(chǎn)生銹蝕。混凝土的裂縫還會(huì)使混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)作用削弱，在裂縫部位，水拉性能減弱，裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，形成更大的危害。綜上，混凝土裂縫對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性具有直接的影響，會(huì)降低混凝土結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性，輕則影響建筑物的外觀和正常使用，嚴(yán)重的貫穿性裂縫甚至可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物的完全破壞。

二、造成水工混凝土裂縫出現(xiàn)的原因

1. 溫度原因造成的混凝土裂縫出現(xiàn)

受溫度影響出現(xiàn)的裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中，溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯(cuò)；梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯，另外混凝土硬化時(shí)會(huì)釋放大量水化熱，導(dǎo)致混凝土內(nèi)脹外縮，在混凝土表層產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的允許抗拉強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生表面裂縫，此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。

2.水分流失過快造成的混凝土裂縫出現(xiàn)

混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生收縮，一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬兩端細(xì)且長短不一、互不連貫狀態(tài)。其產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋夯炷猎诮K凝前幾乎沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時(shí)，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等等。

3.化學(xué)成分造成的混凝土裂縫出現(xiàn)

混凝土加水拌和后，水泥中的堿性物質(zhì)與活性骨料中活性氧化硅等起反應(yīng)，析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質(zhì)中吸水膨漲，體積增大三倍，這種化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致混凝土體積發(fā)生變化，從而使混凝土漲裂產(chǎn)生裂縫。

4.施工不當(dāng)造成的混凝土裂縫

在施工過程中，由于施工不當(dāng)造成的混凝土裂縫也時(shí)常存在，許多裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致；或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔悖０逯伍g距過大或支撐底部松動(dòng)等所致，特別是在冬季，施工不當(dāng)，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

三、水工混凝土裂縫的預(yù)防

1.嚴(yán)格混凝土原材料的選擇和配比

盡可能使用低水熱化水泥，控制原材料的質(zhì)量不使混凝土產(chǎn)生收縮，采集原材料進(jìn)行試拌，盡可能地減少水泥用量，添加Ⅰ級(jí)粉煤灰，將水膠比控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，粗骨料采用二級(jí)配。摻入適量的粉煤灰對(duì)改善混凝土的和易性，降低溫升，減少收縮，提高抗侵蝕具有良好的作用。

2.嚴(yán)格控制混凝土內(nèi)部溫度和合理施工安排

如大體積混凝土內(nèi)部埋設(shè)熱電耦測溫，掌握混凝土內(nèi)部的溫升變化及內(nèi)部最高溫度的發(fā)生時(shí)間，通過蓄熱保溫使混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)。同時(shí)，混凝土的澆筑盡可能避開高溫、曝曬、多風(fēng)、降溫的天氣，同時(shí)注意地質(zhì)變化，若需要上述條件下施工時(shí)必須有相應(yīng)勘測、遮擋、保溫措施。

3. 防失水養(yǎng)護(hù)

良好的養(yǎng)護(hù)可使混凝土保持或接近飽和狀態(tài)，水化作用速度最大，也是控制混凝土裂縫發(fā)生的措施之一，一般保溫、保濕養(yǎng)護(hù)不得少于14天，同時(shí)，及時(shí)進(jìn)行灑水等措施，避免水分過快損失造成裂縫出現(xiàn)。

4.防止化學(xué)反應(yīng)造成的裂縫出現(xiàn)

選擇抗腐蝕性強(qiáng)的鋼筋材料和混凝土材料，避免使用堿骨料等措施，對(duì)防止混凝土裂縫有較好的效果。堿骨料化學(xué)反應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性影響很大，為控制堿骨料的化學(xué)反應(yīng)，最好選擇優(yōu)質(zhì)骨料和低含堿量的水泥以及中性拌和水，在提高混凝土密實(shí)度的同時(shí)合理降低水灰比。

四、水工混凝土裂縫的處理

1.混凝土表面修補(bǔ)法

表面修補(bǔ)法是一種簡單、常見的修補(bǔ)方法，它主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

2.填充處理法

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。

3.注入處理法

注入法分壓力注入法（灌漿法）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。

4.電化學(xué)處理法

電化學(xué)防腐是利用施加電場在介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達(dá)到防腐的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。

5.新仿生自愈合處理法

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(duì)受創(chuàng)傷部位自動(dòng)分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能，在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分，如含粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊，在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

五、總結(jié)

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，更多的更大水工混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)，而裂縫的存在會(huì)給這些結(jié)構(gòu)造成安全方面的危害，因此，要從日常的施工、維護(hù)方面入手，防止裂縫出現(xiàn)，對(duì)裂縫出現(xiàn)后積極進(jìn)行相關(guān)處理，將危害降到最低，避免造成財(cái)產(chǎn)和安全的損失。

參考文獻(xiàn)：

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