水工建筑物混凝土裂縫的分析與防治措施

孫乃強

廣東省源天工程有限公司 510000

摘要：水利工程是我國的基礎產業工程，目前我國正在大規模、高速度地進行水利工程基礎設施建設，但是水工混凝土卻經常受到各種裂縫的威脅，增加了建筑物使用過程中的修理與加固費用，影響或限制了結構的正常使用功能，并縮短結構的使用年限，影響效益和安全，造成經濟損失，嚴重浪費資源，甚至引發社會問題。因此有必要對水工混凝土的常見裂縫進行分析和研究。本文主要分析了水工建筑物混凝常見的幾種裂縫的成因與危害，并探討了防止措施與修補方法。

關鍵詞：水工建筑物；混凝土裂縫；防治

引言

在水利水電工程施工中，混凝土是工程中使用最廣泛、用量最多的一種混合材料。但混凝土均勻性差，離散性大，特別是容易產生裂縫的特性，裂縫的原因很復雜，并且嚴重影響水工建筑物的使用性能和使用壽命。混凝土裂縫一旦發生，大程度上增加了水工建筑物的修理加固和維護費用，因此應高度重視水工建筑物混凝土裂縫的防治，對于不同類型的裂縫問題，采用科學合理的防治措施，提高水工建筑物的安全性和穩定性。

一、水工建筑混凝土裂縫的形成機理

1基礎約束

水利工程中混凝土結構的大壩基礎大部分都是彈性模量較大的巖石，因此底板會受到較大的來自混凝土大壩基礎的外部約束。新澆的底板混凝土會因為水泥的水化熱反應而導致溫度上升，使得混凝土結構體積產生膨脹變形，由于受到基礎的約束從而產生壓應力，由于早期的混凝土彈性模量較小，徐變度較大，混凝土還處于塑性階段，因此所產生的壓應力很快就會被松弛掉。但是，當水泥的水化熱反應所起的作用減弱后，混凝土溫度降低，從而引起收縮，這時基礎對混凝土產生約束，使得其內部出現較大的拉應力，拉應力超過混凝土極限抗拉強度時，底板的裂縫就會隨之產生。

2塑性收縮

通常情況下，混凝土在逐漸凝固的過程中，會散發出一定的熱量和水分蒸發，這也是導致混凝土體積迅速收縮的主要原因之一。其中最為明顯的就是大面積混凝土在收縮過程中，受到外界其他因素的干擾，形成一種自然的收縮應力，而這種應力一旦超出混凝土抗拉強度的極限時，混凝土表面就會出現裂縫。

3溫度裂縫

當外界溫度發生變化時，混凝土發生膨脹變形，混凝土構件收到約束時，在混凝土的構件內產生應力，當由此產生的混凝土內部的拉應力大于混凝土抗拉強度的極限值時，混凝土就會產生溫度裂縫。溫度的降低也會在混凝土表面引起拉應力，產生收縮，當收縮應力超過混凝土的自身約束時，混凝土也將會產生很大的裂縫，此種裂縫一般在混凝土表面產生，裂縫深度較淺。

二、水工建筑物混凝土裂縫原因分析

根據水工混凝土建筑物的結構性特點和所處工作環境的不同，常見裂縫主要有塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫、凝縮裂縫、凍脹裂縫等類型。

1沉降裂縫

沉降收縮裂縫多出現在水工建筑物結構中鋼筋通長方向上，斷斷續續地出現箍筋部位和埋設件周圍。通常情況下，沉降收縮裂縫主要出現混凝土澆筑施工完成到硬化的這個時間段，主要表現為梭形，裂縫寬度約2～5mm，多集中在鋼筋表面。水工建筑物出現沉降收縮裂縫，主要是由于混凝土澆筑和振搗施工過程中，粗骨料不斷下沉，混凝土中的水分和空氣被擠出，混凝土表面出現泌水，使得混凝土體積不斷縮小，在混凝土下沉過程中，受到預埋件或者鋼筋的約束作用而產生裂縫。同時，當水工建筑物各個部位混凝土沉降量較大時也會產生沉降收縮裂縫。

2凝縮裂縫

凝縮裂縫主要是指水工建筑物混凝土表面的一些細小裂縫，這種裂縫深度較淺，表現為六角形花紋形狀，經常出現在混凝土初凝階段。水工建筑物凝縮裂縫的出現多是由于混凝土表面抹平時過度進行抹平壓光，使得大量細骨料和水泥漿上浮到混凝土表面，導致砂漿層含水量較高[1]，由于下層混凝土比砂漿層干縮性能要低，水分蒸發以后，混凝土凝縮過程中很容易產生裂縫。

3干燥收縮裂縫

干燥收縮裂縫主要出現在水工建筑物混凝土養護階段，主要是因為混凝土表面水分快速流失和蒸發，混凝土硬化過程中表層拉應力逐漸增大，但是內部拉應力相對較小，隨著混凝土內外拉應力相差不斷增大，會導致混凝土表面拉裂產生干燥裂縫。

4塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫集中在混凝土澆筑施工完成后暴露在空氣中的水工建筑物結構表面上，這種裂縫的長短不一、深度較淺，形狀比較規則，通常情況下，在混凝土澆筑施工完成后的5小時左右，初凝后在風速達、干燥、高溫等環境中，經常產生塑性收縮裂縫。

三、裂縫預防措施

1塑性收縮裂縫預防措施

（1）配制混凝土時，嚴格控制水灰比和水泥用量，選擇級配良好的石子，減小孔隙率和砂率；同時，要振搗密實，以減少收縮量，提高混凝土抗裂強度。

（2）澆筑混凝土前，將基層和模板澆水濕透，避免吸收混凝土中的水分。

（3）混凝土澆筑后，對裸露表面應及時用潮濕材料覆蓋，認真養護，防止強風吹襲和烈日曝曬。

（4）在氣溫高、濕度低或風速大的天氣施工，混凝土澆筑后，應及早進行噴水養護，使其保持濕潤；大面積混凝土宜澆完一段，養護一段。在炎熱季節，要加強表面的抹壓和養護工作。

（5）在混凝土表面噴一度氯偏乳液養護劑，或覆蓋塑料薄膜或濕草袋，使水分不易蒸發。

2沉降收縮裂縫預防措施

（1）加強混凝土配制和施工操作控制，不使水灰比、砂率過大；振搗要充實，但不過振。

（2）對于截面相差過大的混凝土構筑物，可先澆筑較深部位，靜停1-2小時，待沉降穩定后，再與上部截面混凝土同時澆筑，避免沉降過大導致裂縫。

（3）適當增加混凝土的保護層厚度。

3凝縮裂縫預防措施

（1）混凝土表面刮抹應限制到最少程度。

（2）防止在混凝土表面撒干水泥刮抹，如表面粗糙，可撒稠水泥漿再壓光。

4凍脹裂縫預防措施

結構、構件在冬期施工，配制混凝土應采用普通水泥，低水灰比，并摻加適量早強抗凍劑，以提高早期強度。對混凝土進行蓄熱保溫或加熱養護，直至達到40%設計強度。

四、水工建筑物混凝土裂縫治理方法

1混凝土置換法

混凝土置換法主要是剔除裂縫區域的混凝土，用其它材料或者新混凝土置換到裂縫中，做好混凝土裂縫修補。這種方法主要應用在裂縫破損嚴重的水工建筑物結構中。

2開槽填補法

開槽填補法是指混凝土裂縫修補過程中，先沿著水工建筑物裂縫走向，將裂縫開造成大小合適的溝槽，在溝槽中填充聚合物水泥砂漿，做好裂縫修補。開槽填補法主要應用在水工建筑物中數量較少、寬度較大的裂縫，如開槽結構面上的鋼筋銹蝕裂縫、寬度大于0.5mm的裂縫等。

3涂膜封閉法

涂膜封閉法主要是在水工建筑物混凝土裂縫表面涂抹彈性密封膠、聚合物水泥膏、滲透性防水劑等材料，在裂縫表面形成保護膜，從而修補混凝土裂縫。這種方法主要用于寬度小于0.2mm的細小裂縫。

五、結語

水工建筑物混凝土裂縫是一種常見的病害，如果不及時進行防治和處理，會嚴重影響水工建筑物的使用性能和使用壽命，結合水工建筑物混凝土的常見裂縫類型，分析裂縫出現的原因，有針對性地采取防治措施，選擇合適的處理方法，確保水工建筑物的穩定性和可靠性。減少裂縫隱患及威脅。

參考文獻：

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