孫乃強(qiáng)

廣東省源天工程有限公司 510000

摘要：水利工程是我國(guó)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)工程，目前我國(guó)正在大規(guī)模、高速度地進(jìn)行水利工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，但是水工混凝土卻經(jīng)常受到各種裂縫的威脅，增加了建筑物使用過(guò)程中的修理與加固費(fèi)用，影響或限制了結(jié)構(gòu)的正常使用功能，并縮短結(jié)構(gòu)的使用年限，影響效益和安全，造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重浪費(fèi)資源，甚至引發(fā)社會(huì)問(wèn)題。因此有必要對(duì)水工混凝土的常見(jiàn)裂縫進(jìn)行分析和研究。本文主要分析了水工建筑物混凝常見(jiàn)的幾種裂縫的成因與危害，并探討了防止措施與修補(bǔ)方法。

關(guān)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(chǎn)生裂縫的特性，裂縫的原因很復(fù)雜，并且嚴(yán)重影響水工建筑物的使用性能和使用壽命?；炷亮芽p一旦發(fā)生，大程度上增加了水工建筑物的修理加固和維護(hù)費(fèi)用，因此應(yīng)高度重視水工建筑物混凝土裂縫的防治，對(duì)于不同類(lèi)型的裂縫問(wèn)題，采用科學(xué)合理的防治措施，提高水工建筑物的安全性和穩(wěn)定性。

一、水工建筑混凝土裂縫的形成機(jī)理

1基礎(chǔ)約束

水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的大壩基礎(chǔ)大部分都是彈性模量較大的巖石，因此底板會(huì)受到較大的來(lái)自混凝土大壩基礎(chǔ)的外部約束。新澆的底板混凝土?xí)驗(yàn)樗嗟乃療岱磻?yīng)而導(dǎo)致溫度上升，使得混凝土結(jié)構(gòu)體積產(chǎn)生膨脹變形，由于受到基礎(chǔ)的約束從而產(chǎn)生壓應(yīng)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(chǎn)生的壓應(yīng)力很快就會(huì)被松弛掉。但是，當(dāng)水泥的水化熱反應(yīng)所起的作用減弱后，混凝土溫度降低，從而引起收縮，這時(shí)基礎(chǔ)對(duì)混凝土產(chǎn)生約束，使得其內(nèi)部出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，拉應(yīng)力超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，底板的裂縫就會(huì)隨之產(chǎn)生。

2塑性收縮

通常情況下，混凝土在逐漸凝固的過(guò)程中，會(huì)散發(fā)出一定的熱量和水分蒸發(fā)，這也是導(dǎo)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(guò)程中，受到外界其他因素的干擾，形成一種自然的收縮應(yīng)力，而這種應(yīng)力一旦超出混凝土抗拉強(qiáng)度的極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

3溫度裂縫

當(dāng)外界溫度發(fā)生變化時(shí)，混凝土發(fā)生膨脹變形，混凝土構(gòu)件收到約束時(shí)，在混凝土的構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)由此產(chǎn)生的混凝土內(nèi)部的拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度的極限值時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。溫度的降低也會(huì)在混凝土表面引起拉應(yīng)力，產(chǎn)生收縮，當(dāng)收縮應(yīng)力超過(guò)混凝土的自身約束時(shí)，混凝土也將會(huì)產(chǎn)生很大的裂縫，此種裂縫一般在混凝土表面產(chǎn)生，裂縫深度較淺。

二、水工建筑物混凝土裂縫原因分析

根據(jù)水工混凝土建筑物的結(jié)構(gòu)性特點(diǎn)和所處工作環(huán)境的不同，常見(jiàn)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(lèi)型。

1沉降裂縫

沉降收縮裂縫多出現(xiàn)在水工建筑物結(jié)構(gòu)中鋼筋通長(zhǎng)方向上，斷斷續(xù)續(xù)地出現(xiàn)箍筋部位和埋設(shè)件周?chē)ＭǔＧ闆r下，沉降收縮裂縫主要出現(xiàn)混凝土澆筑施工完成到硬化的這個(gè)時(shí)間段，主要表現(xiàn)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(xiàn)沉降收縮裂縫，主要是由于混凝土澆筑和振搗施工過(guò)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(xiàn)泌水，使得混凝土體積不斷縮小，在混凝土下沉過(guò)程中，受到預(yù)埋件或者鋼筋的約束作用而產(chǎn)生裂縫。同時(shí)，當(dāng)水工建筑物各個(gè)部位混凝土沉降量較大時(shí)也會(huì)產(chǎn)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(xì)小裂縫，這種裂縫深度較淺，表現(xiàn)為六角形花紋形狀，經(jīng)常出現(xiàn)在混凝土初凝階段。水工建筑物凝縮裂縫的出現(xiàn)多是由于混凝土表面抹平時(shí)過(guò)度進(jìn)行抹平壓光，使得大量細(xì)骨料和水泥漿上浮到混凝土表面，導(dǎo)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(fā)以后，混凝土凝縮過(guò)程中很容易產(chǎn)生裂縫。

3干燥收縮裂縫

干燥收縮裂縫主要出現(xiàn)在水工建筑物混凝土養(yǎng)護(hù)階段，主要是因?yàn)榛炷帘砻嫠挚焖倭魇Ш驼舭l(fā)，混凝土硬化過(guò)程中表層拉應(yīng)力逐漸增大，但是內(nèi)部拉應(yīng)力相對(duì)較小，隨著混凝土內(nèi)外拉應(yīng)力相差不斷增大，會(huì)導(dǎo)致混凝土表面拉裂產(chǎn)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(jié)構(gòu)表面上，這種裂縫的長(zhǎng)短不一、深度較淺，形狀比較規(guī)則，通常情況下，在混凝土澆筑施工完成后的5小時(shí)左右，初凝后在風(fēng)速達(dá)、干燥、高溫等環(huán)境中，經(jīng)常產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

三、裂縫預(yù)防措施

1塑性收縮裂縫預(yù)防措施

（1）配制混凝土?xí)r，嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，選擇級(jí)配良好的石子，減小孔隙率和砂率；同時(shí)，要振搗密實(shí)，以減少收縮量，提高混凝土抗裂強(qiáng)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(duì)裸露表面應(yīng)及時(shí)用潮濕材料覆蓋，認(rèn)真養(yǎng)護(hù)，防止強(qiáng)風(fēng)吹襲和烈日曝曬。

（4）在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的天氣施工，混凝土澆筑后，應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，使其保持濕潤(rùn)；大面積混凝土宜澆完一段，養(yǎng)護(hù)一段。在炎熱季節(jié)，要加強(qiáng)表面的抹壓和養(yǎng)護(hù)工作。

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

2沉降收縮裂縫預(yù)防措施

（1）加強(qiáng)混凝土配制和施工操作控制，不使水灰比、砂率過(guò)大；振搗要充實(shí)，但不過(guò)振。

（2）對(duì)于截面相差過(guò)大的混凝土構(gòu)筑物，可先澆筑較深部位，靜停1-2小時(shí)，待沉降穩(wěn)定后，再與上部截面混凝土同時(shí)澆筑，避免沉降過(guò)大導(dǎo)致裂縫。

（3）適當(dāng)增加混凝土的保護(hù)層厚度。

3凝縮裂縫預(yù)防措施

（1）混凝土表面刮抹應(yīng)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(yù)防措施

結(jié)構(gòu)、構(gòu)件在冬期施工，配制混凝土應(yīng)采用普通水泥，低水灰比，并摻加適量早強(qiáng)抗凍劑，以提高早期強(qiáng)度。對(duì)混凝土進(jìn)行蓄熱保溫或加熱養(yǎng)護(hù)，直至達(dá)到40%設(shè)計(jì)強(qiáng)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(qū)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(bǔ)。這種方法主要應(yīng)用在裂縫破損嚴(yán)重的水工建筑物結(jié)構(gòu)中。

2開(kāi)槽填補(bǔ)法

開(kāi)槽填補(bǔ)法是指混凝土裂縫修補(bǔ)過(guò)程中，先沿著水工建筑物裂縫走向，將裂縫開(kāi)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(bǔ)。開(kāi)槽填補(bǔ)法主要應(yīng)用在水工建筑物中數(shù)量較少、寬度較大的裂縫，如開(kāi)槽結(jié)構(gòu)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(hù)膜，從而修補(bǔ)混凝土裂縫。這種方法主要用于寬度小于0.2mm的細(xì)小裂縫。

五、結(jié)語(yǔ)

水工建筑物混凝土裂縫是一種常見(jiàn)的病害，如果不及時(shí)進(jìn)行防治和處理，會(huì)嚴(yán)重影響水工建筑物的使用性能和使用壽命，結(jié)合水工建筑物混凝土的常見(jiàn)裂縫類(lèi)型，分析裂縫出現(xiàn)的原因，有針對(duì)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(wěn)定性和可靠性。減少裂縫隱患及威脅。

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