偃師市水利局 崔軍偉

水工混凝土裂縫的成因與處理措施

偃師市水利局 崔軍偉

在許多現(xiàn)代水利工程建筑物中，大規(guī)模的鋼筋混凝土得到了應(yīng)用。然而由于混凝土本身為透水介質(zhì)，又受到自身特性、施工工藝、外部環(huán)境等諸多因素的影響，混凝土裂縫已成為一個(gè)客觀存在而又難以解決的問(wèn)題。它對(duì)如重力壩、水閘、渡槽、涵洞等水利工程的正常運(yùn)行產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。因此，必須引起高度重視，積極采取措施加以預(yù)防和解決。

一、混凝土常見裂縫及預(yù)防措施

1.溫度裂縫。大體積混凝土澆筑后，由于水泥水化使混凝土內(nèi)部溫度升高。當(dāng)水化溫度升至高峰后，由于外界環(huán)境溫度較低，混凝土溫度便開始下降，降溫過(guò)程中混凝土發(fā)生收縮，當(dāng)溫降收縮變形大于混凝土極限拉伸變形時(shí)，混凝土發(fā)生裂縫，這種裂縫通常稱為溫度裂縫?；炷猎馐芎鼻忠u或陽(yáng)光暴曬后發(fā)生的裂縫屬此類裂縫。

常用的預(yù)防措施有：（1）選用低熱或中熱降的礦渣水泥、粉煤灰水泥。（2）減少水泥的用量，將水泥用量盡量控制在450kg/ m3以下。（3）降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。（4）改善骨料的級(jí)配，可采用二級(jí)配，同時(shí)摻加粉煤灰或高效減水劑等來(lái)減少水泥用量，降低水化熱。（5）改善混凝土的攪拌工藝，采用“二次風(fēng)冷”新工藝減低混凝土的澆筑溫度。（6）盡量避免在極端天氣下施工。（7）延長(zhǎng)澆筑后混凝土的保溫覆蓋時(shí)間，一般不少于14天。

2.干縮裂縫?；炷帘恢糜谖达柡偷目諝庵?，因自身水分散失，其自身體積會(huì)縮小變形。由于干縮擴(kuò)散速度比溫度擴(kuò)散速度慢1000倍，混凝土表面已干縮，而其內(nèi)部不縮，內(nèi)部混凝土便對(duì)表面的混凝土起到約束作用，使混凝土表面產(chǎn)生干縮應(yīng)力，當(dāng)混凝土干縮應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫。

常用的預(yù)防措施有：（1）降低混凝土的單位用水量，選擇適宜收縮量的水泥（收縮率大?。旱V渣水泥＞普通水泥＞粉煤灰水泥）。（2）減少混凝土周圍約束，如減少混凝土的分倉(cāng)長(zhǎng)度，使混凝土內(nèi)部應(yīng)力充分釋放。（3）添加膨脹劑，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，部分抵消混凝土干燥而產(chǎn)生的拉應(yīng)力。（4）采用二次振搗法加強(qiáng)混凝土密實(shí)度，同時(shí)對(duì)混凝土表面進(jìn)行大規(guī)模、高強(qiáng)度的二次抹壓收光，提高混凝土的表面強(qiáng)度，防止表面水分散失。

3.鋼筋銹蝕裂縫。當(dāng)混凝土中鋼筋發(fā)生銹蝕后，其銹蝕產(chǎn)生的體積比原來(lái)增大2～4倍，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，當(dāng)膨脹應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生鋼筋銹蝕裂縫。

常用的預(yù)防措施有：（1）鋼筋原材料和加工后的半成品要架空放置和加蓋防水雨布，保護(hù)好鋼筋表面的氧化膜。（2）鋼筋安裝前，其表面必須潔凈、無(wú)污物，對(duì)已發(fā)生銹蝕的部位，必須用鋼絲刷和紗布打磨干凈。（3）降低混凝土的水灰比和增加混凝土的和易性。（4）振搗混凝土?xí)r，做到不漏振、不過(guò)振，以提高混凝土的致密性，減緩混凝土的碳化速度，使鋼筋有足夠長(zhǎng)的時(shí)間不接觸空氣。

4.堿骨料反應(yīng)裂縫。堿骨料反應(yīng)是指混凝土空隙中水泥的堿性溶液與活性骨料（SiO2）反應(yīng)，生成堿——硅酸凝膠。它吸水性很強(qiáng)，當(dāng)反應(yīng)物增加到一定數(shù)量，且有足夠的水時(shí)，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生膨脹作用，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

常用的預(yù)防措施有：（1）選擇優(yōu)質(zhì)的骨料，砂料細(xì)度模數(shù)控制在2.4以上，含泥量控制在1%以內(nèi)，碎石針片狀控制在10%以內(nèi)，同時(shí)選擇低含堿量的水泥，加強(qiáng)水泥與骨料的膠結(jié)。（2）該種裂縫與鋼筋的限制有關(guān)，因此混凝土內(nèi)要合理布筋，要控制鋼筋的應(yīng)力不過(guò)高，直徑不過(guò)粗，設(shè)置構(gòu)造鋼筋收縮裂縫分布均勻。

此外，混凝土裂縫還表現(xiàn)有超載裂縫、地基不均勻沉陷裂縫、地基凍脹裂縫等。

二、水工混凝土裂縫的處理措施

處理措施要根據(jù)裂縫的實(shí)際情況具體對(duì)待。對(duì)于死縫可以用剛性材料填充修補(bǔ)；對(duì)于活縫采用彈性材料修補(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)防水性和耐久性以外，還要兼顧安全性和美觀。當(dāng)前常用的修補(bǔ)方法主要有以下3種。

1.充填法。適用寬度大于0.5mm的縫隙，施工時(shí)沿裂縫鑿成U形或V形槽，槽頂寬10cm，然后往槽中填充密封材料。通常選用按環(huán)氧樹脂∶聚硫橡膠∶水泥∶砂等于10∶3∶12.5∶28的比例制成的環(huán)氧樹脂砂漿。要注意從砂漿開始拌和到嵌入裂縫，必須在半小時(shí)內(nèi)完成，同時(shí)要及時(shí)用毛氈、麻袋將嵌縫砂漿進(jìn)行覆蓋，待完全初凝后，開始灑水養(yǎng)護(hù)。如果混凝土中的鋼筋已經(jīng)銹蝕，則在嵌縫前應(yīng)將混凝土鑿到能夠處理已經(jīng)生銹鋼筋的部位，將鋼筋除銹，然后再充填嵌縫砂漿。

2.注入法。注入法可分為壓力注漿法（灌漿法）和真空吸入法兩種。注漿法使用于0.2mm～0.3mm的裂縫；真空吸入法則是利用真空泵使裂縫內(nèi)形成真空，將漿材注入縫內(nèi)，該法使用于各種表面裂縫的修補(bǔ)。注漿材料有水泥漿材、普通環(huán)氧漿材、彈性聚氨酯漿材、水溶性聚氨酯漿材等。施工時(shí)為確保漿液充滿裂縫，通常用到二次注漿法。

3.表面覆蓋法。一般適用于寬度為0.2mm以下的裂縫修補(bǔ)，可分為涂覆裂縫部分和全部涂覆兩種。根據(jù)建筑物所處的環(huán)境不同，通?？刹捎玫牟牧嫌袕椥酝磕し浪牧?，聚合物水泥膏，聚合物薄膜等。施工時(shí)用鋼刷將混凝土表面打毛，清除表面附著物，用水沖洗干凈后充分晾干，然后用樹脂充填混凝土表面氣孔，再用修補(bǔ)材料涂覆表面。此種方法缺點(diǎn)是無(wú)法深入裂縫內(nèi)部，對(duì)延伸裂縫難以追蹤其變化。

另外根據(jù)工程的具體情況，還用到的修補(bǔ)方法有：結(jié)構(gòu)加固法、混凝土置換法、電化學(xué)防護(hù)法等。