蔡生臣

（中國水利水電第四工程局有限公司，青海西寧 810007）

淺析混凝土壩裂縫成因及修補方法

蔡生臣

（中國水利水電第四工程局有限公司，青海西寧 810007）

裂縫是混凝土壩工程中最普遍、最常見的缺陷問題之一，是該工程技術領域長期關心和不斷進行研究的重要課題，也是混凝土壩工程安全運行的重要影響因素，是關系到整個水利水電工程質量好壞的關鍵控制點。文章就混凝土壩受主要影響因素導致出現裂縫的成因根據施工經驗進行了淺顯的分析，并介紹了常用的修補方法，旨在為出現類似問題的混凝土壩工程提供參考、借鑒，為提高混凝土壩施工質量及安全可靠性打好基礎。

混凝土壩 裂縫 成因分析 修補方法

混凝土，簡稱為“砼”，是由膠凝材料將集料膠結成整體的工程復合材料的統稱?；炷烈话闶侵赣盟嘧髂z凝材料，砂、石作集料，與水（可含外加劑和摻合料）按一定配比，經攪拌而成的水泥混凝土，它廣泛應用于各類工程。混凝土在水利水電工程尤其是大壩工程中應用十分普遍，并發(fā)揮著關鍵作用，因水利水電工程的自身特點，通常采用的混凝土為“水工混凝土”。

水工混凝土是一種非勻質脆性材料，在硬化過程中會受不同原因而導致產生裂縫，不僅影響外觀，還給工程質量埋下隱患，施工中必須采取合理的技術手段及方法，嚴格控制并減少混凝土裂縫的數量和寬度，保證工程質量及工程運行的安全可靠性。

1 水工混凝土裂縫分類及成因

混凝土裂縫按深度可分為表層裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫；按裂縫開度變化可分為死縫、活縫和增長縫；按裂縫成因可分為溫度裂縫、干縮裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、荷載裂縫、沉陷裂縫、凍脹裂縫、堿骨料反應裂縫等。水工混凝土以干縮裂縫、荷載裂縫、沉降裂縫、溫度裂縫、堿骨料反應裂縫等最為常見。

1.1 干縮裂縫

混凝土因處于未飽和空氣中時，會因水分散失而導致其體積縮小、變形，出現干縮。干縮現象僅是混凝土收縮情形中的一種，干縮擴散的速度要比溫度擴散的速度慢一千倍。因干縮擴散速度緩慢，出現混凝土表面已干縮，但其內部并無收縮，導致表面混凝土干縮受內部混凝土約束，致使混凝土表面產生干縮應力，當混凝土抗拉強度小于混凝土干縮應力時，混凝土則會出現干縮裂縫。

1.2 荷載裂縫

圖1 裂縫粘貼修補圖（單位:mm）

混凝土結構在荷載作用下，由于混凝土截面的拉應力變大，多是大于混凝土極限拉伸值，所以構件在使用時總是帶縫工作。這類裂縫總是與主拉應力方向大致垂直，且最先在荷載效應最大處產生。如果荷載效應相同，裂縫首先在混凝土抗拉能力最薄弱處產生。

1.3 沉降裂縫

沉降裂縫是由于結構地基材料不勻、松軟或回填材料不實或長期浸水而導致不均勻沉降，或因模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產生不均勻沉降，致使混凝土結構產生裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫，裂縫呈梭形，其走向與沉陷情況有關，一般沿與地面垂直或呈30度～45度角方向發(fā)展，較大的沉降裂縫，往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。裂縫寬度寬度0.3 mm～0.4mm，受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉降裂縫也基本趨于穩(wěn)定。

1.4 溫度裂縫

水工大體積混凝土澆筑完成后，由于水泥水化熱使內部混凝土溫度急劇升高。當水化熱溫升至高峰后，由于環(huán)境溫度較低，混凝土溫度開始下降。降溫過程中，混凝土將發(fā)生收縮，在約束條件下，當溫降收縮變形大于混凝土極限拉伸變形時，導致混凝土易出現溫度裂縫。此外，溫度裂縫還會受混凝土內外溫差大所致，如混凝土遭受寒潮侵襲或夏天混凝土經陽光曝曬后突然下雨，或混凝土處于高寒高海拔施工區(qū)域，都會導致混凝土內部與表層產生較大溫差，混凝土表層溫度下降，而內部降溫緩慢，易導致發(fā)生溫度裂縫。

1.5 堿骨料反應裂縫

圖2 裂縫充填修補圖（單位:mm）

堿骨料反應是由于混凝土中的堿性物質與骨料中的活性成分共同產生化學反應，導致混凝土內部出現自膨脹應力而開裂的現象。堿骨料反應時間緩慢，從幾年到幾十年才能被發(fā)現。堿骨料反應的結果是在混凝土中產生膨脹應力，導致一定程度后，將引起混凝土開裂或混凝土自身結構嚴重破壞。

2 混凝土裂縫的常用修補方法

混凝土裂縫修補以恢復防水性和耐久性為主要目的，裂縫修補主要采用噴涂、粘貼、充填和灌漿等方法。

2.1 噴涂法

2.1.1 施工要求

（1）該法適用于修補裂縫寬度＜0.3mm的表層裂縫。

（2）表層裂縫處理具體可選用聚酯樹脂類、改性瀝青類、聚氨酯類、環(huán)氧樹脂類等噴涂材料。

2.1.2 施工工藝

（1）首先，需要用鋼絲刷或風砂槍清除裂縫表面附著物及污垢，并進行鑿毛后沖洗干凈；

（2）混凝土表面存在的氣孔可充填樹脂類材料，如遇凹處，則需先涂刷一層樹脂基液，然后采用樹脂砂漿抹平；

（3）涂刷或噴涂3遍，第1遍噴涂采用稀釋涂料，涂膜總厚度應保證＞1mm。

2.2 粘貼法

2.2.1 施工要求

（1）粘貼法分為兩種，一種為表面粘貼法，另一種為開槽粘貼法。表面粘貼法適用于修補表層裂縫寬度＜0.3mm的裂縫，開槽粘貼法適用于修補表層裂縫寬度＞0.3mm的裂縫。

（2）粘貼法可選用聚氯乙烯片材、橡膠片材等材料。

2.2.2 施工工藝

表面粘貼法：

（1）第一步方法與上述2.1.2中的（1）方法相同；

（2）在粘貼片材前，應保證基面干燥，涂刷一層膠粘劑，對粘貼刷有膠粘劑的片材進行加壓。

開槽粘貼法：

（1）沿裂縫鑿槽，寬18cm～20cm、深2cm～4cm、長需超過縫端15cm，后清洗干凈；

（2）在槽面先涂刷一層樹脂基液，后用樹脂基砂漿找平；

（3）沿縫鋪設寬為5cm～6cm的隔離膜，后將膠粘劑涂刷在隔離膜兩側的干燥基面上，并粘貼刷有膠粘劑的片材，后用力壓實；

（4）在開槽兩側面涂刷一層膠粘劑，回填彈性樹脂砂漿，并壓實抹光，應保證表面與原混凝土面齊平，詳見圖1。

2.3 充填法

2.3.1 施工要求

（1）充填法適用于修補表層縫寬＞0.3mm的裂縫。

（2）死縫充填材料可選用樹脂砂漿、水泥砂漿、聚合物砂漿等；活縫充填材料可選用彈性嵌縫材料及彈性樹脂砂漿等。

2.3.2 施工工藝

死縫充填法：

（1）沿裂縫鑿出V形槽，槽寬及槽深控制在5cm～6cm，后清洗干凈；

（2）在干燥的槽面涂刷樹脂基液，在潮濕的槽面涂刷聚合物砂漿；

（3）將準備好的充填材料填入需要修補的槽內，后壓實抹光。活縫充填法：

（1）沿裂縫鑿出U形槽，槽寬及槽深控制在5cm～6cm，后清洗干凈；

（2）用砂漿找平槽底面，并在找平面鋪設隔離膜；

（3）在槽側面涂刷膠粘劑，后嵌填彈性嵌縫修補材料，用力壓實；

（4）保證原混凝土面與回填的砂漿齊平，詳見圖2。

2.4 灌漿法

2.4.1 施工要求

（1）灌漿法適用于修補貫穿裂縫及深層裂縫。

（2）死縫應用高強水溶性聚氨酯漿材、水泥漿材、環(huán)氧漿材等灌注材料；活縫應用彈性聚氨酯漿材等灌注材料。

2.4.2 施工工藝

（1）首先應按設計要求進行灌漿孔布置；

（2）再按先鉆孔、后洗孔、再埋灌漿管的步驟進行；

（3）沿裂縫方向鑿出寬、深控制在5cm～6cm的V形槽，后清洗干凈，并將基波涂刷在槽內，后采用砂漿進行嵌填封堵；

（4）壓水檢查，應控制孔口壓力在50%～80%的設計灌漿壓力，以0.2MPa～0.4MPa為宜；

（5）對于垂直裂縫和傾斜裂縫，灌漿應以從深到淺、自下而上的原則進行；當接近水平狀裂縫時，則灌漿可從低端或吸漿量大的孔開始；灌漿壓力控制在0.2MPa～0.5MPa為宜，當進漿順利時，應降低灌漿壓力；

（6）灌漿結束至封孔時的吸漿量應＜0.02L/5min；

（7）當漿材固化強度達到設計要求后，應開鉆檢查孔并進行壓水試驗，檢查孔單孔吸水量應＜0.01L/min，如出現不合格的孔時，必須進行補灌；

（8）灌漿應安排在低溫季節(jié)或裂縫開度較大時進行，保證灌漿質量。

3 結語

裂縫是水工混凝土中普遍存在的一種現象，它不僅會降低混凝土壩體的抗?jié)B能力，影響其的使用功能，導致混凝土易碳化，降低混凝土的耐久性，影響水工混凝土的承載能力。因此，必須對水工混凝土裂縫進行深入細致的調查研究，區(qū)別對待，在施工中采取各種有效的技術措施，減少結構裂縫或盡量減少裂縫的數量及寬度，以保證混凝土壩體的安全性、穩(wěn)定性及耐久性。

［1］蔣媛，葛開亮.水工混凝土裂縫成因及修補［J］.大眾周刊，2013，（5）.

［2］水利部丹江口水利樞紐管理局.混凝土壩養(yǎng)護修理規(guī)程，1999.