郭 強(qiáng)

(遼寧省水利水電科學(xué)研究院， 遼寧 沈陽(yáng) 110003)

東港市羅圈背水庫(kù)混凝土裂縫分析與處理

郭 強(qiáng)

(遼寧省水利水電科學(xué)研究院， 遼寧 沈陽(yáng) 110003)

通過(guò)對(duì)羅圈背水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中混凝土出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題進(jìn)行研究，分析混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，介紹裂縫處理措施，并提出避免混凝土裂縫的預(yù)防辦法，為其他水利工程混凝土裂縫的預(yù)防與處理提供借鑒參考。

混凝土裂縫； 成因分析； 預(yù)防及處理措施； 羅圈背水庫(kù)

混凝土是當(dāng)代建筑領(lǐng)域用量最大、范圍最廣、最經(jīng)濟(jì)的建筑材料。裂縫是水工混凝土建筑物最普遍、最常見(jiàn)的病害之一，不發(fā)生裂縫的混凝土建筑物是極少的[1]?；炷亮芽p的產(chǎn)生往往是由多種因素共同作用的結(jié)果。裂縫對(duì)水工混凝土建筑物的危害程度不一，嚴(yán)重的裂縫不僅危害建筑物的整體性和穩(wěn)定性，而且還會(huì)產(chǎn)生滲漏，使閘、壩及其他水工建筑物的安全運(yùn)行受到嚴(yán)重威脅[2]。而且，裂縫往往會(huì)引起其他病害的發(fā)生與發(fā)展，如滲漏溶蝕、環(huán)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(huán)，會(huì)對(duì)水工混凝土建筑物的耐久性產(chǎn)生很大危害。

當(dāng)混凝土裂縫產(chǎn)生后，工程技術(shù)人員會(huì)根據(jù)裂縫的大小、數(shù)量以及產(chǎn)生的部位進(jìn)行分析討論，評(píng)估裂縫帶來(lái)的危害，根據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行裂縫處理。正確分析混凝土裂縫發(fā)生機(jī)理，根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因，有針對(duì)性地提出不同的有效預(yù)防措施，并及時(shí)處理，可有利于提高水利工程設(shè)計(jì)水平，改善混凝土施工工藝。加強(qiáng)施工管理，增強(qiáng)混凝土施工質(zhì)量，提高水利工程的性能，降低水利工程經(jīng)濟(jì)投入，保證水利工程的整體性和穩(wěn)定性，確保水利工程安全運(yùn)行，對(duì)保護(hù)人民生命與財(cái)產(chǎn)安全具有重要的指導(dǎo)意義。

筆者結(jié)合羅圈水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程，對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因、預(yù)防及處理措施做以介紹。

1 混凝土裂縫產(chǎn)生

2005年10月至2007年10月，對(duì)羅圈背水庫(kù)進(jìn)行了除險(xiǎn)加固處理。其主要加固內(nèi)容有攔河壩加高加厚、溢洪道改建、鋪筑進(jìn)廠公路、機(jī)電設(shè)備更新、更新自動(dòng)化觀測(cè)設(shè)備、新建防汛調(diào)度樓等。

羅圈背水庫(kù)除險(xiǎn)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(fā)現(xiàn)有明顯裂縫，隨后，裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，裂縫數(shù)量逐年增多。截至2011年5月21日，迎水側(cè)防滲面板混凝土共發(fā)現(xiàn)明顯可見(jiàn)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(zhǎng)度為0.75～3.42m，現(xiàn)場(chǎng)選取寬度為1.4mm、1.2mm和0.4mm的裂縫騎縫鉆芯，發(fā)現(xiàn)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(shù)達(dá)到33條(包括溢流堰面13條裂縫)，裂縫寬0.4～2.0mm，長(zhǎng)1.2～11.3m，騎縫鉆芯發(fā)現(xiàn)，裂縫均為貫穿縫，如圖2所示；壩頂共發(fā)現(xiàn)57條裂縫。因此，有必要對(duì)整個(gè)壩體的裂縫情況做全面的調(diào)查和檢測(cè)，以便找到裂縫產(chǎn)生的原因，根據(jù)裂縫的危害進(jìn)行有效的處理，以保證大壩運(yùn)行安全。

圖1 迎水側(cè)樁號(hào)0+123.40防滲面板處芯樣

圖2 背水側(cè)樁號(hào)0+138處芯樣

2 混凝土裂縫產(chǎn)生原因分析

結(jié)合羅圈背水庫(kù)地理位置及混凝土施工過(guò)程，原因分析如下：

a.羅圈背水庫(kù)地處山區(qū)，白天與夜晚溫差大，迎水側(cè)防滲面板混凝土澆筑時(shí)間是2006年6月15日至8月5日，白天混凝土入倉(cāng)溫度高，夜晚由于山區(qū)環(huán)境溫度較低，在混凝土內(nèi)部與表面形成較大的溫度差，當(dāng)此時(shí)混凝土齡期抗拉強(qiáng)度低于溫度差產(chǎn)生的拉應(yīng)力時(shí)，便產(chǎn)生溫度裂縫。

b.混凝土在塑性狀態(tài)時(shí)，剛開(kāi)始終凝，天氣炎熱，陽(yáng)光直射較強(qiáng)，因此混凝土表面水分蒸發(fā)較快，在混凝土表面產(chǎn)生急劇的體積收縮，此時(shí)混凝土尚未有強(qiáng)度，因而使混凝土表面出現(xiàn)龜裂。

c.施工時(shí)沒(méi)有對(duì)裂縫防治問(wèn)題充分考慮與認(rèn)識(shí)，沒(méi)有采取必要可行的有效施工措施來(lái)減少混凝土的水化熱、降低水灰比，并未提高早期混凝土強(qiáng)度，從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

d.由于羅圈背水庫(kù)壩體陡峭，混凝土施工時(shí)作業(yè)平臺(tái)搭建有限，混凝土澆筑后振搗不密實(shí)，導(dǎo)致混凝土泌水硬化過(guò)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(xiàn)裂縫。

綜上所述，羅圈背水庫(kù)混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土配合比設(shè)計(jì)不夠精細(xì)，沒(méi)有采取必要措施降低水化熱；施工管理不完善，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)、不到位,導(dǎo)致混凝土產(chǎn)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(zhì)量檢測(cè)中心對(duì)羅圈背水庫(kù)壩體裂縫采取手刮聚脲與化學(xué)灌漿相結(jié)合的方法進(jìn)行了裂縫處理，處理效果較好。處理過(guò)程如下：首先在裂縫兩邊15cm畫邊界線，沿裂縫涂抹抗?jié)B1號(hào)(特種水泥材料，具有強(qiáng)度高，不開(kāi)裂，抗?jié)B性好、黏結(jié)力強(qiáng)、耐凍融等優(yōu)點(diǎn))，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(kāi)槽，并對(duì)灌漿孔注水、洗孔，處理完畢后然后開(kāi)始灌漿(見(jiàn)圖4)。由下至上對(duì)孔進(jìn)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(jī)噴嘴相連；然后加壓灌漿，壓力控制在30kPa以內(nèi)。灌漿到一定壓力后，稍作停歇，待壓力表回零時(shí)，再持續(xù)加壓，反復(fù)多次，直到有漿液從封堵膩?zhàn)舆吘壝黠@滲出，停止灌漿，當(dāng)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(jī)對(duì)畫線范圍內(nèi)混凝土表面進(jìn)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(shè)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?jié)B1號(hào)

圖4 灌漿

圖5 涂刷聚脲、鋪設(shè)胎基布

圖6 涂刮聚脲

4 混凝土裂縫預(yù)防措施

為了防止混凝土施工過(guò)程中裂縫的產(chǎn)生，可采取以下防治措施：

a.對(duì)混凝土砂石骨料進(jìn)行冷水降溫，在混凝土攪拌過(guò)程中加入冰水?dāng)嚢?，降低混凝土入倉(cāng)溫度。

b.合理選擇混凝土施工時(shí)段。夏季天氣炎熱，混凝土澆筑時(shí)應(yīng)盡量選擇在早晨和晚上，避免中午高溫天氣，必要時(shí)采取遮陽(yáng)棚避免混凝土陽(yáng)光下直接暴曬。

c.在混凝土中摻入礦渣粉、磨細(xì)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(shí)度，減少混凝土的收縮，避免收縮裂縫產(chǎn)生。

d.加強(qiáng)混凝土振搗，提高密實(shí)度；必要時(shí)可采用兩次振搗[3]，改善混凝土強(qiáng)度，提高抗裂性。

e.加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑后，及時(shí)用濕潤(rùn)的草簾、塑料薄膜等覆蓋混凝土，并及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保證混凝土表面緩慢冷卻，減小混凝土內(nèi)外溫度差，防止混凝土溫度裂縫產(chǎn)生。

f.在混凝土中加入碳纖維、鋼纖維或有機(jī)纖維等，提高混凝土早期抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度,減少收縮變形,防止混凝土開(kāi)裂[4]。

5 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)羅圈背水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中混凝土裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并采取措施對(duì)裂縫進(jìn)行處理。為預(yù)防混凝土裂縫產(chǎn)生，可采取精細(xì)的配合比設(shè)計(jì)、合理正確的選擇原材料、有效完善的施工方法和及時(shí)全面的養(yǎng)護(hù)措施。當(dāng)裂縫產(chǎn)生時(shí)采用手刮聚脲與化學(xué)灌漿相結(jié)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(guó)興，陳改新.水工混凝土建筑物修補(bǔ)技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)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(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2015,15(2):56-58.

[3] 鄭聯(lián)江.淺談大體積混凝土施工裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施[J].水利建設(shè)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(yīng)用[J].水利建設(shè)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