淺談水利工程混凝土施工裂縫的危害與防治措施
摘要：混凝土施工是水利工程建設中的一個重要環節，是整個工程的核心質量保證。而裂縫控制則是混凝土質量控制的重要組成部分，對此有必要加以深入的研究與探討，以預防和控制裂縫的產生，不斷提升水利工程建設的整體質量。
關鍵詞：水利工程建設 混凝土施工 裂縫控制 具體措施
0 引言
水工混凝土裂縫是水工建筑物最為常見的病害之一，產生的原因是多種多樣的。裂縫對水工建筑物的危害程度不一，還可能誘發其他病害的發生和發展，對水工建筑物的耐久性產生巨大的危害，因此，必須對此加以重視，并采取措施加以解決。
1 水工混凝土裂縫的危害
混凝土裂縫將使水工建筑物產生滲漏，滲漏的結果，一方面在壓力水作用下使裂縫逐步擴寬和發展；另一方面當水滲入混凝土內部后首先會引起水解破壞，并可能由此導致混凝土結構物的破壞。根據調查，由裂縫引起的各種不利結果中，滲漏水占60%。
由于混凝土碳化會加劇混凝土收縮開裂，導致混凝土結構物破壞。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部與水泥的某些水化產物相互作用形成碳酸鈣，這就是常說的混凝土碳化。在潮濕的環境下二氧化碳能與水泥中的化學成分相互作用，使混凝土的堿度降低，使鋼筋純化膜遭受破壞，當水和空氣同時期滲入，鋼筋就產生銹蝕。
混凝土的裂縫還會使混凝土對鋼筋的保護作用削弱，在裂縫部位，水拉性能減弱，裂縫進一步擴大，形成更大的危害。
綜上，混凝土裂縫對混凝土結構物的結構強度和穩定性具有直接的影響。會降低混凝土結構物的結構強度和整體穩定性。輕則影響建筑物的外觀和正常使用，嚴重的貫穿性裂縫甚至可能導致混凝土結構物的完全破壞。
2 水工混凝土結構裂縫產生的原因
按裂縫產生的原因劃分有：由外荷載引起的裂縫；由變形引起的裂縫；由施工操作引起的裂縫。水工建筑物產生裂縫的主要原因如下：
2.1 大體積混凝土水化時產生的大量水化熱得不到散發，導致混凝土內外溫差較大，使混凝土的形變超過極限引起裂縫。
2.2 混凝土在硬化的過程中，由于干縮引起的體積變形受到約束時產生的裂縫，這種裂縫的寬度有時會很大，甚至會貫穿整個構件。
2.3 在厚度較大的構件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂縫。
2.4 當有約束時，混凝土熱脹冷縮所產生的體積脹縮，因為受約束力的限制，在內部產生了溫度應力，由于混凝土抗拉強度低，容易被溫度引起的拉應力拉裂，從而產生溫度裂縫。由于太陽暴曬產生裂縫也是工程中最常見的現象。
2.5 混凝土加水拌和后，水泥中的堿性物質與活性骨料中活性氧化硅等起反應，析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質中吸水膨漲，體積增大3倍，從而使混凝土漲裂產生裂縫。
2.6 在炎熱的大風天氣，混凝土表面水分蒸發過快，造成混凝土內部水化熱過高，在混凝土澆筑數小時仍處于塑性狀態，易產生塑性收縮裂縫。
2.7 構件超載產生的裂縫。例如：構件在超出設計的均布荷載或集中荷載作用下產生內力彎矩，出現垂直于構件縱軸的裂縫，構件在較大剪力作用下，產生斜裂縫，并向上、下延伸。
2.8 當結構的基礎出現不均勻沉陷，就有可能會產生裂縫，隨著沉陷的進一步發展，裂縫會進一步擴大。
2.9 當鋼筋混凝土處于不利環境中，例如：侵蝕性水，由于混凝土保護層厚度有限，特別是當混凝土密實性不良，環境中的氯離子等和溶于水中的氧離子會使混凝土中的鋼筋生銹，生成氧化鐵，氧化鐵的體積比原來金屬的體積大得多，鐵銹體積膨脹，對周圍混凝土擠壓，使混凝土脹裂。
3 控制混凝土裂縫的具體措施
3.1 混凝土配合比的優化設計。摻入粉煤灰，選擇減水劑，保證泵送流動度。采集原材料進行試拌，盡可能地減少水泥用量，添加Ⅰ級粉煤灰，將水膠比控制在規范允許的范圍內，粗骨料采用二級配。摻入適量的粉煤灰對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。
3.2 原材料的選擇。砂料細度模數控制在2.4以上，含泥量控制在1%內。碎石針片狀控制在10%以內，含泥量控制在1%內，盡可能使用低水熱化水泥，控制原材料的質量不使混凝土產生收縮。
3.3 施工安排。混凝土的澆筑盡可能避開高溫、曝曬、多風、降溫的天氣，若需要上述條件下施工時必須有相應遮擋、保溫措施。
3.4 施工過程控制。a.二次振搗法消除混凝土沉縮裂縫。對于澆筑后坍落度已經消失開始初凝的混凝土進行二次振搗，混凝土會重新液化，能較好地消除粗骨料、鋼筋下面的水膜，消除沉縮收縮量。泵送混凝土特別需要二次振搗。b.二次壓光消除混凝土塑性收縮裂縫。此種裂縫是混凝土表面水分散失引起的，發生在混凝土初凝至終凝期間，消除此種裂縫應使用機械抹光機進行大面積、高強度的提漿抹光，然后使用機械收光機進行大面積、高強度的收光，將極大地提高混凝土的平整度和表面強度，在混凝土終凝前再進行二次人工抹壓收光。c.控制約束裂縫的措施。混凝土約束裂縫的產生是混凝土內外溫差過大或收縮引起的約束拉力超過了混凝土的抗拉強度，在混凝土內外溫差過大、氣溫驟降時，及時采取保溫、保濕措施，加強測溫和氣溫預報，做到防護及時。閘墩下部與底板同時澆筑或盡量縮短閘墩與閘底板之間澆筑的時間間隔，可有效控制閘墩裂縫發生。
3.5 混凝土干縮裂縫的控制措施。混凝土存在空隙產生濕脹干縮，加強振搗使之密實，清除混凝土中的泌水，加強表面的抹壓收光，摻加優質粉煤灰，降低水灰比，可有效地控制混凝土濕脹干縮裂縫產生。
3.6 混凝土內部的溫度控制。大體積混凝土內部埋設熱電耦測溫，掌握混凝土內部的溫升變化及內部最高溫度的發生時間，通過蓄熱保溫使混凝土內外溫差控制在25℃以內。常采用兩層農膜加干鋪兩層草袋的做法。
3.7 混凝土的養護和表面保護。良好的養護可使混凝土保持或接近飽和狀態，水化作用速度最大，也是控制混凝土裂縫發生的措施之一，一般保溫、保濕養護不得少于14d。
4 水利工程構筑物已產生裂縫的修補方法
國內外學者把裂縫分為死縫、活縫和增長縫等3種。對于死縫可以采用剛性材料填充修補；對活縫則采用彈性材料修補；對于增長縫，必須消除引發裂縫的因素。裂縫修補除了要恢復防水性和耐久性為目的之外，還要從結構安全及美觀角度出發進行修補，當前的修補方法主要有以下三大類。
4.1 充填法 對于裂縫寬度大于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、環氧砂漿、彈性環氧砂漿、聚合物水泥砂漿等。如果鋼筋混凝土結構中鋼筋已經銹蝕，則將混凝土鑿開到能夠處理已經生銹的鋼筋部分，將鋼筋除銹，再在槽中充填水泥砂漿或環氧樹脂砂漿等材料。
4.2 注入法 注入法分壓力注入法（灌漿法）與真空吸入法兩種。灌漿法適應于較深較細的裂縫，而真空注入法則利用真空泵使縫內形成真空，將漿材注入縫內，該方法適應于各種表面裂縫的修補。灌漿材料有水泥漿材、普通環氧漿材、彈性聚氨酯漿材、水溶性聚氨酯漿材等。
4.3 表面覆蓋法 在細微裂縫表面上涂膜，以提高其防水性及耐力性為目的的修補方法。分涂覆裂縫部分及全部涂覆兩種方法。施工時，首先用鋼絲刷將混凝土表面打毛，清理表面附著物，用水沖洗干凈后充分干燥，然后用樹脂充填混凝土表面氣孔，再用修補材料覆蓋表面。
5 結語
水工建筑構筑物的結構安全和防滲等主要由混凝土承擔，因此混凝土的質量極其重要。因此，減少和控制混凝土裂縫的產生和擴展，對提高混凝土結構的質量，進而提升水工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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