陳慶群

(安徽省安慶市懷寧縣水利局，安徽 安慶 246121)

混凝土結構中裂縫是普遍存在的現象。在引水隧道工程中混凝土結構中存在裂縫將會嚴重影響到水工建筑物的耐久性。在裂縫發(fā)展初期為表層裂縫，表層裂縫對混凝土結構的安全性影響較小，隨著應力在裂縫處不斷集中，將會逐漸發(fā)展成為淺層裂縫或者深層裂縫，將會對結構安全產生影響。目前，影響混凝土裂縫形成的因素眾多。在外力作用下，如剪力[1]、拉力[2]、壓力[3]以及彎矩[4]作用下，混凝土均有可能產生破裂。除了外加荷載引起混凝土結構破裂外，仍有一些因素將會導致混凝土結構產生裂縫，如：混凝土結構設計不合理難以滿足工程需求[5]；混凝土澆筑材料質量不合格、各材料配比不合理[6]；外加劑不合適[7]；混凝土自收縮以及碳化[8]；溫度變化引起結構表層裂縫[9]；施工質量不達標[10]；混凝土養(yǎng)護時間不足[11]；隧洞基礎不均勻沉降或邊拱受力不均勻[12]等。

本文針對混凝土結構中易出現裂縫的問題，對混凝土裂縫危害性進行研究，并根據實際工程提出相應的預防和防治措施。

1 引水隧洞混凝土結構裂縫危害性分析

1.1 混凝土裂縫類型及危害性等級分類

不同的裂縫類型、裂縫發(fā)展的不同程度對引水隧洞混凝土結構的危害性不同。引水渠道混凝土結構缺陷形成原因及危害性如表1所示。

參考混凝土結構中的混凝土裂縫分類標準和混凝土壩的混凝土裂縫等級，也可將引水隧洞中的混凝土裂縫分為4個等級：輕微裂縫、一般裂縫、嚴重裂縫、特嚴重裂縫。見表2。

表1 引水渠道混凝土缺陷類型、成因及危害特征

表2 引水渠道混凝土裂縫等級及其危害性

1.2 引水隧洞混凝土裂縫危害性等級評價指標體系建立

可使用一個函數閾值來表達混凝土裂縫等級評價指標指標體系：

R={Ci,σ,ω}(1≤i≤4)

(1)

通過對多個引水隧道混凝土項目資料的收集，選取了8個因素作為引水隧洞混凝土裂縫等級的評價指標。使用SPSS軟件對收集的數據進行神經網絡分析，獲取每個評價指標的權重，指標選取及權重如表3所示。從表3可以看出，工程重要程度為影響混凝土裂縫危害性等級的最重要因素。

表3 引水渠道混凝土裂縫評價指標體系

2 施工階段引水隧洞混凝土裂縫防治措施

在工程施工階段混凝土裂縫防治可從以下幾個方面進行控制：(1)澆筑材料的選取及質量控制。(2)施工工藝質量控制。(3)施工環(huán)境溫度控制。(4)新技術的使用。

澆筑材料是保證引水隧洞混凝土結構質量達標的基本條件，科學合理的材料選取及配比可以保證結構強度的同時具備一定的經濟性。施工工藝質量控制是將設計方案轉化為現實，沒有較好的施工工藝質量控制，再好的設計方案也難以達到預計的目標，因此，在引水隧洞混凝土襯砌施工過程中應當嚴格按照施工工序進行，使用多種運輸工具完成混凝土的運輸，使用跳倉澆筑的方式防止混凝土澆筑過程中溫度較高，混凝土材料的振搗必須充分不可漏振也不可過振，完成混凝土澆筑工作后，需要對混凝土表面抹光壓實并按照要求進行養(yǎng)護。溫度不適宜是引起混凝土結構產生裂縫的一個重要因素，施工階段主要采取以下兩種方法防止混凝土溫度過高：(1)在混凝土澆筑前，降低混凝土的溫度。(2)降低混凝土與外部環(huán)境之間的溫差，降低溫度梯度差。目前，防止混凝土結構產生裂縫的新技術主要包括：(1)微生物技術。利用微生物新陳代謝過程中形成碳酸結晶體的特點，在使用過程中需要維持微生物能正常存活的外部環(huán)境。(2)納米技術。用納米材料可以改變混凝土自身的特征，降低吸水率，提高密實度從而改變混凝土的防滲性質。

3 引水隧洞運行期混凝土裂縫加固處理措施

在引水隧洞運行期間，仍有可能產生裂縫，目前，常用的混凝土裂縫加固處理措施主要包括：(1)表面封填法。(2)灌漿法。(3)嵌縫法。表面封填法適用于表層裂縫，裂縫對結構安全性影響較小的情況；灌漿法使用加壓法將漿液注入混凝土結構中，當漿液凝固后與原有結構相結合形成一個整體；嵌縫法是將裂縫周圍進行擴寬形成“U”型或者“V”型凹槽后，清除雜物，使用材料重新進行封填，從而達到加固裂縫、防滲止水的效果。

在工程實踐中伸縮縫位置為裂縫經常出現的部位，通過工程經驗積累提出一種新型的伸縮縫加固結構。結構如圖1所示。伸縮縫止水材料采用新型材料，該種類型材料具備較好的物理力學性質，在保證伸縮縫整體結構穩(wěn)定性以及混凝土結構強度方面具備較好的效果。該材料滿足新時期的環(huán)保要求。通過對多條伸縮縫的處理，取得了較好的使用效果。

混凝土裂縫封填加固處理施工工藝如下：

(1)清污。對待處理裂縫基面進行清理。

(2)對引水隧洞襯砌結構伸縮縫連接處的泡沫板進行清理。

(3)清除混凝土結構基面上的凸起和碳化部分。

(4)在清潔完畢后的混凝土表層涂刷修補裂縫的材料，在材料固結后，使用高壓氣槍再次進行清理。

(5)底漆施工。首先需要將底漆所用材料進行充分的攪拌混合，然后將混合后的底漆材料均勻的涂抹在混凝土基面部位，當底漆完全固結硬化后再進行下一次底漆的涂抹。

(6)裂縫封填施工。使用手持聚脈灌縫機對引水隧洞襯砌結構中的混凝土裂縫進行封填，填充材料必須密實。

(7)表面封填。封填完成后，要求封填表面平整、無凸起、無裂縫。

圖1 伸縮縫加固結構

4 結 論

(1)引水隧洞混凝土結構在設計、施工以及運行的各個階段均有可能產生裂縫，裂縫的產生對混凝土結構穩(wěn)定性、耐久性、美觀性均會產生一定的影響。在設計、施工、運行階段均需引起足夠的重視。

(2)將引水隧洞混凝土裂縫分為4個等級，選取了8個因素作為裂縫等級評價的指標，使用SPSS法獲取了各個因素的權重，工程重要程度以及襯砌結構是影響混凝土等級的最重要因素。

(3)針對混凝土結構接縫處易于出現裂縫的特點，提出了一種新型的伸縮縫封填方式，使用的新型材料可以滿足工程環(huán)保和材料強度要求。