東港市羅圈背水庫混凝土裂縫分析與處理

郭 強

(遼寧省水利水電科學研究院， 遼寧 沈陽 110003)

東港市羅圈背水庫混凝土裂縫分析與處理

郭 強

(遼寧省水利水電科學研究院， 遼寧 沈陽 110003)

通過對羅圈背水庫除險加固工程中混凝土出現的裂縫問題進行研究，分析混凝土裂縫產生的原因，介紹裂縫處理措施，并提出避免混凝土裂縫的預防辦法，為其他水利工程混凝土裂縫的預防與處理提供借鑒參考。

混凝土裂縫； 成因分析； 預防及處理措施； 羅圈背水庫

混凝土是當代建筑領域用量最大、范圍最廣、最經濟的建筑材料。裂縫是水工混凝土建筑物最普遍、最常見的病害之一，不發生裂縫的混凝土建筑物是極少的[1]。混凝土裂縫的產生往往是由多種因素共同作用的結果。裂縫對水工混凝土建筑物的危害程度不一，嚴重的裂縫不僅危害建筑物的整體性和穩定性，而且還會產生滲漏，使閘、壩及其他水工建筑物的安全運行受到嚴重威脅[2]。而且，裂縫往往會引起其他病害的發生與發展，如滲漏溶蝕、環境水侵蝕、凍融破壞及鋼筋銹蝕等，這些病害與裂縫形成惡性循環，會對水工混凝土建筑物的耐久性產生很大危害。

當混凝土裂縫產生后，工程技術人員會根據裂縫的大小、數量以及產生的部位進行分析討論，評估裂縫帶來的危害，根據評估結果進行裂縫處理。正確分析混凝土裂縫發生機理，根據裂縫產生的原因，有針對性地提出不同的有效預防措施，并及時處理，可有利于提高水利工程設計水平，改善混凝土施工工藝。加強施工管理，增強混凝土施工質量，提高水利工程的性能，降低水利工程經濟投入，保證水利工程的整體性和穩定性，確保水利工程安全運行，對保護人民生命與財產安全具有重要的指導意義。

筆者結合羅圈水庫除險加固工程，對混凝土裂縫產生的原因、預防及處理措施做以介紹。

1 混凝土裂縫產生

2005年10月至2007年10月，對羅圈背水庫進行了除險加固處理。其主要加固內容有攔河壩加高加厚、溢洪道改建、鋪筑進廠公路、機電設備更新、更新自動化觀測設備、新建防汛調度樓等。

羅圈背水庫除險加固工程主要完成了迎水面防滲面板C25F200W4混凝土4390.6m3, 背水坡面壩體C20F200W4 混凝土12888.3 m3和溢流堰面C20F200W4混凝土1052.6 m3。壩體混凝土于2006年8月29日澆筑完成。2007年10月15日，壩體首次發現有明顯裂縫，隨后，裂縫繼續擴展，裂縫數量逐年增多。截至2011年5月21日，迎水側防滲面板混凝土共發現明顯可見性豎向裂縫39條(包括溢洪道上游防滲面板分布的4條豎縫)，裂縫寬度為0.17～1.40mm，長度為0.75～3.42m，現場選取寬度為1.4mm、1.2mm和0.4mm的裂縫騎縫鉆芯，發現1.4mm、1.2mm的裂縫均為貫通縫，如圖1所示。背水坡混凝土裂縫數達到33條(包括溢流堰面13條裂縫)，裂縫寬0.4～2.0mm，長1.2～11.3m，騎縫鉆芯發現，裂縫均為貫穿縫，如圖2所示；壩頂共發現57條裂縫。因此，有必要對整個壩體的裂縫情況做全面的調查和檢測，以便找到裂縫產生的原因，根據裂縫的危害進行有效的處理，以保證大壩運行安全。

圖1 迎水側樁號0+123.40防滲面板處芯樣

圖2 背水側樁號0+138處芯樣

2 混凝土裂縫產生原因分析

結合羅圈背水庫地理位置及混凝土施工過程，原因分析如下：

a.羅圈背水庫地處山區，白天與夜晚溫差大，迎水側防滲面板混凝土澆筑時間是2006年6月15日至8月5日，白天混凝土入倉溫度高，夜晚由于山區環境溫度較低，在混凝土內部與表面形成較大的溫度差，當此時混凝土齡期抗拉強度低于溫度差產生的拉應力時，便產生溫度裂縫。

b.混凝土在塑性狀態時，剛開始終凝，天氣炎熱，陽光直射較強，因此混凝土表面水分蒸發較快，在混凝土表面產生急劇的體積收縮，此時混凝土尚未有強度，因而使混凝土表面出現龜裂。

c.施工時沒有對裂縫防治問題充分考慮與認識，沒有采取必要可行的有效施工措施來減少混凝土的水化熱、降低水灰比，并未提高早期混凝土強度，從而導致裂縫產生。

d.由于羅圈背水庫壩體陡峭，混凝土施工時作業平臺搭建有限，混凝土澆筑后振搗不密實，導致混凝土泌水硬化過程中因粗骨料沉落受到鋼筋阻礙而沿著鋼筋和箍筋方向出現裂縫。

綜上所述，羅圈背水庫混凝土裂縫產生的主要原因是混凝土配合比設計不夠精細，沒有采取必要措施降低水化熱；施工管理不完善，養護不及時、不到位,導致混凝土產生溫度裂縫和收縮裂縫。

3 混凝土裂縫灌漿處理

2011年6月某質量檢測中心對羅圈背水庫壩體裂縫采取手刮聚脲與化學灌漿相結合的方法進行了裂縫處理，處理效果較好。處理過程如下：首先在裂縫兩邊15cm畫邊界線，沿裂縫涂抹抗滲1號(特種水泥材料，具有強度高，不開裂，抗滲性好、黏結力強、耐凍融等優點)，如圖3所示，寬度3～4cm，厚度0.2cm；其次由下至上每隔0.5m打φ14灌漿孔，孔深30cm。用角膜順延畫好的邊界線開槽，并對灌漿孔注水、洗孔，處理完畢后然后開始灌漿(見圖4)。由下至上對孔進行灌漿，先插入灌漿嘴，使其深入孔中三分之二以上，擰緊，灌漿嘴與灌漿機噴嘴相連；然后加壓灌漿，壓力控制在30kPa以內。灌漿到一定壓力后，稍作停歇，待壓力表回零時，再持續加壓，反復多次，直到有漿液從封堵膩子邊緣明顯滲出，停止灌漿，當灌漿液凝固后，鏟掉裂縫周圍冒出的漿體，清理干凈，拔出灌漿嘴。用角磨機對畫線范圍內混凝土表面進行打磨，打磨厚度2mm，收邊1cm；最后刷涂一層界面劑后，再涂刷一層聚脲，鋪設胎基布如圖5所示，然后涂刷第二和三層聚脲如圖6所示，裂縫處理完成。

圖3 抹涂抗滲1號

圖4 灌漿

圖5 涂刷聚脲、鋪設胎基布

圖6 涂刮聚脲

4 混凝土裂縫預防措施

為了防止混凝土施工過程中裂縫的產生，可采取以下防治措施：

a.對混凝土砂石骨料進行冷水降溫，在混凝土攪拌過程中加入冰水攪拌，降低混凝土入倉溫度。

b.合理選擇混凝土施工時段。夏季天氣炎熱，混凝土澆筑時應盡量選擇在早晨和晚上，避免中午高溫天氣，必要時采取遮陽棚避免混凝土陽光下直接暴曬。

c.在混凝土中摻入礦渣粉、磨細的粉煤灰或硅粉等摻合料，不僅可以減少水泥用量、改善和易性，而且能降低水灰比和水化熱，提高密實度，減少混凝土的收縮，避免收縮裂縫產生。

d.加強混凝土振搗，提高密實度；必要時可采用兩次振搗[3]，改善混凝土強度，提高抗裂性。

e.加強混凝土養護，混凝土澆筑后，及時用濕潤的草簾、塑料薄膜等覆蓋混凝土，并及時灑水養護，延長養護時間，保證混凝土表面緩慢冷卻，減小混凝土內外溫度差，防止混凝土溫度裂縫產生。

f.在混凝土中加入碳纖維、鋼纖維或有機纖維等，提高混凝土早期抗壓強度、抗拉強度,減少收縮變形,防止混凝土開裂[4]。

5 結 論

通過對羅圈背水庫除險加固工程中混凝土裂縫產生原因進行分析，并采取措施對裂縫進行處理。為預防混凝土裂縫產生，可采取精細的配合比設計、合理正確的選擇原材料、有效完善的施工方法和及時全面的養護措施。當裂縫產生時采用手刮聚脲與化學灌漿相結合的處理方法，效果明顯，效率高，為其他水利工程混凝土施工起到借鑒參考作用。

[1] 黃國興，陳改新.水工混凝土建筑物修補技術及應用[M].北京：中國水利水電出版,1999.

[2] 鄧海榮.水工混凝土裂縫的危害和防治措施[J].安徽水利水電職業技術學院學報,2015,15(2):56-58.

[3] 鄭聯江.淺談大體積混凝土施工裂縫產生的原因及防治措施[J].水利建設與管理,2006(11):44-45.

[4] 阿地力江.吾拉木,提拉克孜.艾海提.柔性纖維混凝土在工程中的應用[J].水利建設與管理,2008(10):17-19.

Analysis and treatment of concrete cracks in Donggang Luoquanbei Reservoir

GUO Qiang

(LiaoningProvincialWaterConservancyandHydropowerResearchInstitute,Shenyang110003,China)

Crack problems of concrete in risk removal and reinforcement projects of Luoquanbei Reservoir are studied. Reasons of concrete cracks are analyzed. Crack treatment measures are introduced. Preventive measures of avoiding concrete cracks are proposed, thereby providing reference for prevention and treatment of concrete cracks in other water conservancy projects.

concrete cracks; cause analysis; prevention and treatment measures; Luoquanbei Reservoir

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.07.012

TV512

B

1005-4774(2017)07- 0041- 03