水工混凝土裂缝的治理

水工混凝土裂缝的治理（精选10篇）

水工混凝土裂缝的治理 篇1

1 工程概况

沥青混凝土面板具有优异的防渗能力,国内外很多采用沥青混凝土面板的工程已能做到几乎没有渗漏。在我国,水工沥青面板防渗工程屈指可数,与水利水电工程建设现状很不相称。

沥青混凝土面板这一性能优异的水工材料,在我国并没有得到充分利用。但近年来,随着张河湾、宝泉、西龙池等水利水电工程的建设,这种状况已有所改观。2007年完工的宝泉水库沥青混凝土面板工程,是国内施工单位独立完成的第1个大型沥青混凝土面板工程。2011年,呼和浩特抽水蓄能电站上水库沥青混凝土面板工程开工建设,开启了水工沥青混凝土在高寒地区应用的新篇章。该工程开工之前,科研单位对防渗层进行了较为深入的抗冻性能研究,为工程的顺利实施奠定了坚实的理论基础。由于整平胶结层没有关于抗冻方面的指标要求,在施工期间,难以确认整平胶结层暴露过冬是否会被冻坏。2012年6月,该工程库内摊铺施工全面开始,但由于多种原因,在入冬前未能全面完工,导致整平胶结层暴露过冬。2013年开春复工前检查发现,斜坡部位的整平胶结层局部出现了不同程度的裂缝。

2 胶结层裂缝详情

呼和浩特抽水蓄能电站上水库沥青混凝土面板工程,库内摊铺施工于2012年6月开始,同年11月,由于天气转冷,停止施工。2012年,整平胶结层摊铺完成量约占全库面积的82%,库底基本完工,库坡完成约70%,库坡大部分于10月25日后完工。此施工时段,气温均低于相关规范的要求(规范规定不得低于5℃)。但此时段通过采取相应的保温措施,施工沥青混凝工面板时,摊铺温度及碾压温度基本满足规范要求。2012年11月,该地区进入冬季时段,参建方对整平胶结层是否需要越冬保护进行了研讨及室内研究试验。初步试验结果表明,冻融循环后,整平胶结层试件不会发生疏松破坏。工程建设单位采纳了沥青混凝土具有良好自愈性、整平胶结层开裂可通过二次加热夯实处理的意见,最终决定在冬季不进行保温处理。

2013年3月初,建设各方对沥青混凝土面板进行了详细的普查,发现库坡整平胶结层在一些区域出现裂缝,裂缝走向有横向、纵向、斜向等,裂缝长几米至数十米不等,裂缝开裂宽度为0.3~3.0 cm。经详细统计、分类,裂缝数量为369条(后期检查又发现新增49条裂缝),其中横缝290条,纵缝79条。横向裂缝主要分布在库坡北侧直线段,横向裂缝最长约30 m,纵向裂缝最长约20 m,裂缝深度大部分为1~4 cm(整平胶结层设计厚度为8 cm)。图1为整平胶结层面板裂缝照片。

3 质量检测与分析

2013年3月初,对库坡已摊铺的整平胶结层区域进行了钻孔取芯检测。按区域划分为5个取芯区域:库坡北侧试验段、库坡北侧直线段、库坡东侧直线段、库坡东侧与大坝之间、库坡北侧直线段下部。

首次取芯30个进行全指标检测,并按防渗层冻断试验方法进行冻断试验。从检测结果来看,芯样100%完好,芯样密度为2.21~2.28 g/cm3(其平均密度为2.25 g/cm3);库坡东侧与大坝之间芯样的渗透系数为0.34×10-2 cm/s,满足设计要求(10-4~10-2 cm/s);库坡北侧直线段下部芯样渗透系数为1.5×10-2 cm/s,大于设计要求;整平胶结层试件冻断温度-21.7~-19.3℃,冻断应力2.81~3.12 MPa,整平胶结层沥青混合料性能指标均满足设计要求。

图 1 整平胶结层面板裂缝

第2次加密取芯72个,主要目的是检测厚度,取芯位置主要选在条带起伏较大的凹凸部位及裂缝集中部位。整平胶结层厚度检测结果为:西侧坝坡部位最大值11.0 cm、最小值6.1 cm,平均值8.57 cm,合格率78.9%;主坝部位最大值12.1 cm、最小值5.0 cm,平均值9.06 cm,合格率66.7%;东段部位最大值12.6cm、最小值2.4 cm,平均值8.46 cm,合格率71.4%;北侧坝坡部位最大值10 cm、最小值3.9 cm,平均值6.55 cm,合格率21.7%。斜坡整平胶结层摊铺厚度存在一定偏差,尤其是北侧岩坡段。造成厚度不足的原因主要是垫层料填筑起伏差过大,摊铺机随垫层料起伏变化而忽高忽低,造成凸起部位厚度不足。

4 裂缝成因分析

通过观察裂缝类型、裂缝出现的部位,翻阅施工记录、质量记录、检测数据等资料,并多次邀请国内相关专业人士进行研究分析,最终认为整平胶结层出现裂缝是多因素造成的,现分析如下。

4.1 基础类别

整平胶结层的垫层基础有岩石开挖边坡与坝体填筑边坡之分,故本库坡产生裂缝的部位有两类。岩石开挖边坡范围的整平胶结层,除初期摊铺的7个条带试验段有85条裂缝自上而下密集分布外,大多是上部横缝、下部鼓包的状态;坝体填筑边坡范围大多是上部裂缝多、中部裂缝较少,其中库底高程以下为填筑体的库坡,裂缝密布于上中部。以上内容说明岸坡裂缝的状态与垫层基础的类别有关。

4.2 垫层质量

根据垫层的试验成果,垫层料的粗料含量、渗透系数(包括原位渗透系数)、孔隙率等指标,在早期施工阶段均出现过不能满足设计要求的情况,施工过程中也出现过压实功能略低、孔隙率偏高等现象。这说明岸坡裂缝与垫层压实、变形、透水、积水等有关,尤其是压实后缺少自行沉降固结的时间,造成后期垫层可能出现较大的沉降。

4.3 施工质量控制

碎石垫层料的施工工艺没有按原设计要求执行,在进行实用性施工小结时,未能编写施工工法认真实施。根据提供的垫层断面资料,岩石开挖边坡存在局部高差较大超挖的情况,容易引起垫层的不均匀沉降,进而对整平胶结层均匀变形产生不利影响。由于垫层料不平及不实,整平胶结层的厚度、平整度难以得到保证。垫层存在渗水的部位不能及时引排,在低温状态下出现冻胀,引起裂缝。

4.4 摊铺施工工艺

库坡沥青混凝土整平胶结层施工主要集中在2012年10月底至11月初。沥青混凝土整平胶结层施工采用斜面摊铺机,碾压采用3 t双钢轮振动碾,摊铺行走速度为1~2 m/min,摊铺后初碾温度按高于130℃控制,复碾温度按高于105℃控制,终碾温度按高于90℃控制,实际施工中摊铺后温度以及碾压温度因受气温较低及低温施工过程中保温措施不到位等因素影响,个别部位存在超标现象。初碾采用静压、复碾采用上振下不振的碾压方式,碾压速度控制在1~6 km/h。终碾采用静碾收光。沥青混凝土整平胶结层铺筑厚度(碾压后)设计要求为8 cm,实测施工铺筑厚度(碾压后)2.4~13 cm。2012年整平胶结层施工阶段,从施工单位及监理单位对沥青原材料及混合料取样结果表明,除人工砂石粉含量超标外,其余各项指标均满足设计要求。

4.5 环境低温

整平胶结层施工时段的后期气温偏低,不满足规范对外界环境气温的要求。设计提供上库区的年平均最低气温为-21℃,极端最低气温-41.8℃,冻土期长达5个月。施工日历记录表明,环境气温均不满足低于5℃的规范要求。2012年11月至2013年2月底,实测低于-21℃(年平均最低气温)的天数达50%以上;如果考虑夜间气温下降等因素,上述天数可达87%。整平胶结层取样冻断试验结果为-21.7~-19.3℃,与工地最低平均气温相近,说明整平胶结层受低温影响产生裂缝是正常的。

5 质量风险评价

检查结果表明,整平胶结层尽管存在上述裂缝问题,但主体仍质地坚实,对防渗层的摊铺施工应没有明显影响,这与室内进行的整平胶结层沥青混凝土冻融试验结果是一致的。但是,应注意整平胶结层现有裂缝对防渗层的不利影响。

水库运行时,冬季温度应力的影响是常年存在的。当冬季来临,库区面板温度不断降低时,整平胶结层现有裂缝的缝宽将随着温度降低而逐渐加大,并将对裂缝所在部位的防渗层面板底面施加局部拉应力,该拉应力将对面板防渗层的低温抗裂能力产生不利影响。垫层料变形导致整平胶结层缝宽加大也会有类似的不利作用,但垫层料的不利影响会随着时间推移逐渐减小。当这些不利影响与可能发生极端最低气温共同作用时,防渗层面板可能会产生由整平胶结层裂缝张开引发的反射裂缝。可见,在处理整平层裂缝时,要充分考虑如何杜绝反射裂缝对防渗层的不利影响,待水库蓄水后,对防渗层面板还需加强观测检查。

6 处理方案的研究确定

2013年初提出了裂缝分类、分阶段处理方案,现介绍如下。

6.1 裂缝严重密集部位处理

对裂缝分布较密集的场内斜坡试验段 (7个条带)及东南侧圆弧段裂缝集中部位的整平胶结层,全部挖除,然后重新摊铺整平胶结层。

6.2 其余部位处理

1)横向裂缝宽度较小,裂缝两侧无明显错台,直接采用热沥青灌缝、压实处理;2)对于宽度较大的横向裂缝,且有明显的错台并跨越条带,在裂缝两侧挖除宽度不小于50 cm的条带,重新铺筑碾压,并严格按“沥青混凝土施工技术要求”的相关规定做好冷缝处理;3)条带间纵向裂缝,当裂缝宽度较小时,按照设计要求的整平胶结层施工冷缝处理的原则,进行红外线加热重新处理;4)所有裂缝在进行防渗层施工前,在裂缝部位(裂缝两侧各25 cm)敷设防裂土工布。图2所示为库坡整平胶结层裂缝处理方法。

7 处理过程及检测结果

按照裂缝处理方案,对整平胶结层沥青混凝土裂缝缺陷进行了处理,具体结果为:

1) 对裂缝密集部位的整平胶结层采取挖除处理措施,先后挖除24#—30# 条带、172#—178# 条带、92#条带、140# 条带、244# 条带、344# 条带。上述条带共挖除整平胶结层面积约5 600 m2,挖除后,重新对垫层料进行整平、碾压、喷乳化沥青。验收合格后重新摊铺整平胶结层。通过挖除上述条带,共处理裂缝225条。

2)其他部位裂缝采取灌缝处理方式,灌缝材料为普通热沥青,灌注后,对裂缝两侧25 cm范围内敷设防裂土工布,共处理裂缝193条。裂缝采取逐条处理、逐条验收的方法,主要根据裂缝宽度、裂缝类型分类进行处理,处理原则为:1宽度小于0.5 cm的施工接缝,直接采用红外加热使裂缝融合;2宽度小于0.5cm的其他裂缝,将裂缝开口处凿开大于0.5 cm(深度不大于2 cm),灌注热沥青;3宽度大于0.5 cm的裂缝直接灌注热沥青;4所有裂缝在防渗层施工前,在裂缝两侧25 cm范围铺贴防裂土工布。

裂缝的检测:裂缝处理完毕后,在监理、业主的见证下进行取芯,观察芯样上沥青材料的粘结情况。本工程共取芯28组,经检查,灌注沥青充填密实,裂缝处理符合要求。图3(左)为取芯现场,图3(右)为裂缝处理后所取芯样。

图 3 取芯现场(左)及裂缝处理后芯样(右)

对整平胶结层沥青混凝土面板缺陷按照处理方案进行挖除返工或修补处理后,监理工程师组织进行四方联合验收,认为整平胶结层沥青混凝土面板缺陷经处理后质量合格,满足设计的各项指标要求。

8 结语

沥青混凝土面板堆石坝具有较好的防渗效果,在已建工程中绝大多数运行良好,未出现险情。国内外类似工程中,裂缝一般分为两类:一类是发生在水库第1次蓄水时,常与大变形有关;另一类发生在沥青混凝土使用寿命期间,通常和沥青老化有关。本工程沥青防渗面板是国内第1个在高寒地区跨年度施工的水工沥青混凝土面板工程,在建设期内整平胶结层越冬后出现裂缝,给工程建设提出了难题,也为水工沥青混凝土的发展研究提出了新的课题,建设者们齐心协力、攻难克坚,最终将问题有效解决,不留隐患,为水库安全蓄水奠定了坚实基础,其中的工作思路、方法以及处理经验,值得在类似工程中借鉴。

摘要：分析了呼和浩特抽水蓄能电站沥青防渗面板整平胶结层出现裂缝的原因,提出了分类别处理裂缝方案,包括挖除重铺、沥青灌缝及表面粘贴无纺布等,最终将裂缝有效处理,避免了整平胶结层裂缝对防渗层的不良影响。

关键词：抽水蓄能电站,沥青混凝土面板,整平胶结层,裂缝,沥青灌缝

水工混凝土建筑物裂缝的处理 篇2

关键词：混凝土地；干缩裂缝；沉陷裂缝

中图分类号：TV544文献标识码：A文章编号：1674-0432（2014）-01-44-1

在水利施工中常把砂石、水泥、水和其他材料按比例进行混合，混合后形成的混合体，就是混凝土。混凝土是因水泥的凝固作用而形成的一个具有坚固特性的建筑体。这些材料在混合的过程中，因各种材质的密度差异，所形成的混合体具有非均质性，而且具有一定的脆性，硬化成形后整体内存众多的微孔隙、气穴等一些细小的裂缝。实验证明，混凝土裂缝是难以避免的，通常是一种无害裂缝，但如果这些裂缝超出可控范围，就会使混凝土内部的钢筋等材料受到腐蚀，从而降低这些材料的性能及承载力，影响使用寿命，产生安全隐患。

1水利工程中常见裂缝

干缩裂缝。混凝土浇筑完成后一周内或在养护结束时，表面的水分会很快地蒸发，水泥浆体会产生收缩进而产生变形，而内部由于水分减少的速度慢，收缩变形不是很大，这样表面变形和内部变形不同步，而相互产生制约，内外产生了具有一定强度的拉应力，拉应力的作用会使得混凝土表面产生裂缝，这些裂缝一般相对细小，多为平行线状或网状浅细裂缝。这种裂缝降低混凝土的抗渗性，引起内部钢筋的锈蚀，从而影响混凝土的使用寿命，而且淹没在水中的建筑物会因水的压力而产生水力劈裂，导致承载力下降，存在安全隐患。水泥的成分、用量及水灰比例、集料和外加剂的用量、性质等因素都是混凝土干缩裂缝产生的主要原因。

塑性收缩裂缝。混凝土在终凝前，如遇到高温或大风天气，而混凝土表面又没有加盖防水措施，这时由于混凝土的强度很小或基本为零，表面突然失水，毛细管中产生较大的负压，混凝土体积急剧变小，而混凝土的强度又不足以抵抗这种收缩就会产生一些较大的裂缝。这些裂缝的长短不一，中间宽两端细，互不连接。短的几十厘米，长的达两三米，宽度达1～5毫米不等。水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等是影响混凝土塑性收缩裂缝产生的重要因素。

沉陷裂缝。建筑物地基如果不稳定，特别在冬季施工时，由于是冻土，地基往往在化冻之后会造成不均匀沉降，这样地基的变形会对其上的建筑物混凝土的结构产生很大的影响而出现裂缝。这类裂缝多为深进或呈现贯穿性，与地面垂直或有一定的角度，往往有错位，宽度与沉降量成正比。

温度裂缝。水利工程中，一些水工建筑物的体积都比较大，混凝土在浇筑后，硬化时水泥的水化作用会产生很大的热量，这些热量会使得混凝土内部温度很快上升，而混凝土表面由于散热快，这样内外就会形成很大的温度差，较大温差使内外的膨胀程度不同，在混凝土表面产生一定的拉应力，拉应力超过强度时，就会产生裂缝，温度裂缝受温度变化的影响较大，冬宽夏窄，高温的膨胀产生中间粗两端细的裂缝，低温冷缩产生的裂缝粗细变化不太明显。

化学反应引起的裂缝。混凝土拌和后，不同的材料混合在一起，加上水后会产生一些化学反应，反应过程中会产生碱性离子，这些碱性离子与活性骨料再发生化学反应，并吸收周围的水分子，而变得体积很大，这就造成混凝土酥松、膨胀开裂。在施工中一定要特别注意这种裂缝的产生，因为这种裂缝产生后是很难补救的，要严加防范。

2.混凝土裂缝处理措施

表面修补法。如果表面裂缝相对稳定，对混凝土承载力没有影响，则可以采用表面修补法，在裂缝表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，防止水分通过裂缝向混凝土内部渗透，也可采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布，防止混凝土受各种作用的影响继续开裂。

灌浆、嵌缝封堵法。利用高压设备往裂缝中压入水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等材料，这些材料硬化后会和混凝土结为一体，从而避免裂缝的继续加重，达到封堵加固的目的，灌浆法适用于对结构整体有影响，或要求防渗的混凝土裂缝。在处理裂缝时也常常应用嵌缝法，通常沿裂缝的走向开凿一定深度的凹槽，然后在槽中填入一些聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等塑性防水材料或聚合物水泥砂浆等刚性防水的材料，通过这些材料的止水效果达到封闭裂缝的目的。

结构加固法。结构加固法也很容易理解，就是当裂缝的影响严重到让混凝土结构改变时，可采用在混凝土外围进行加固的措施，用一些固件对混凝土的牢固性及强度进行加强，比如外包型钢、粘贴钢板、喷射混凝土补强等措施。

混凝土置换法。这种方法原理很简单，就是把裂缝严重的不能继续使用的混凝土剔除，然后再用新的混凝土或别的材料进行替换。一般普通混凝土、水泥砂浆、聚合物等都可以作为替换材料。可根据具体情况进行选择。

电化学防护法。利用电化学原理，改变混凝土内部的环境，使钢筋钝化，在其外面形成一层保护膜，与外界的隔绝，达到防腐防锈蚀的目的。在实际施工过程中，常用的有阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法三种方法。

仿生自愈合法。动物在受伤物，一般伤口都会自动愈合，这种修补裂缝的方法就是利用仿生学的原理，在混凝土制作过程中，在其组成材料中加入一些特殊的材料，比如有一种液芯纤维，把这些材料以胶囊的形式混入其中，一时遇到混凝土裂缝，胆囊破开，里面的液芯纤维就会渗出来，充满裂缝，然后让裂缝像生物伤口那样重新愈合，从而恢复混凝土应有的状态。

水工混凝土裂缝 篇3

自混凝土问世以来, 它以其坚固耐久、造价低廉等特点成为工程建设中一种最主要的建筑材料。随着国民经济的快速增长和现代建筑的飞速发展, 政府大力发展水利、交通等基础设施建设, 大体积混凝土的应用也越来越广泛, 大坝、码头、闸墩等都是应用大体积混凝土的典型建筑物。

混凝土的固有特性表明它是一种“韧性不足, 脆性有余”的建筑材料, 容易在外界因素影响下产生开裂。对于水工混凝土结构, 开裂现象非常普遍, 裂缝的存在与发展不仅影响水工建筑物的外观质量, 更会影响其承受能力和使用功能, 同时容易造成钢筋锈蚀、混凝土碳化等一系列影响混凝土耐久性的问题, 严重危害水工建筑物的使用寿命。因此, 有关混凝土裂缝问题的研究一直是学术界研究的热点。

2 裂缝的危害性

裂缝是水工混凝土结构常见的一项病害问题, 其形成原因复杂, 因素影响众多, 危害性巨大。裂缝的存在严重影响了混凝土结构的耐久性和安全性, 危及人民生命财产安全。裂缝种类众多, 危害性各异, 表面裂缝影响混凝土结构的外观质量, 容易造成应力集中, 存在发展为深层裂缝或贯穿裂缝的潜在性。深层裂缝或贯穿裂缝的危害性巨大, 不仅破坏水工混凝土结构的整体性, 影响混凝土结构功能发挥, 还会加重钢筋锈蚀、加速混凝土碳化、降低混凝土抗疲劳和抗渗性能, 大大降低水工混凝土结构的使用寿命[1,8]。

3 裂缝类型及形成原因

裂缝的产生、存在和发展直接影响到水工混凝土结构的安全运行, 影响水工建筑物的耐久性能。长期以来, 工程界和科学界都着力探索混凝土结构裂缝产生及扩展的原因, 并取得一定成果。引起水工混凝土开裂的因素众多, 根据已有研究成果和工程开裂破坏实例, 总结出水工混凝土裂缝主要为以下几类[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13]:

3.1 温度裂缝

温度裂缝多发生于大体积混凝土结构中。混凝土浇筑后, 水泥水化产生大量水化热, 由于混凝土体积大, 导热性能差, 大量水化热得不到及时散发, 积聚于混凝土内部, 致使混凝土内部温度急剧升高;而混凝土表面散热快, 温度降低较快, 由此形成较大内外温差, 产生不均衡变形, 当混凝土变形受到约束时, 即形成温度应力, 该应力超过混凝土抗拉强度时, 混凝土结构便开裂破坏[14,15,16,17,18]。

混凝土浇筑初期, 其弹性模量和强度都相对较低, 对混凝土内部温升引起的变形约束不大, 由此产生的温度应力较小, 不易形成温度裂缝;随着期龄增长, 混凝土弹性模量和强度不断提高, 对混凝土内外温差引起的变形约束越来越强, 由此产生的温度应力较大, 温度裂缝也最易产生。因此, 温度裂缝多发生在混凝土凝结硬化中后期, 其危害性较大。

3.2 收缩裂缝

收缩是混凝土的一项固有特性, 它对混凝土结构性能影响较大。在正常使用条件下, 由于混凝土收缩变形产生的具大内应力, 足以导致混凝土开裂破坏, 严重影响混凝土结构的承载能力和整体性, 为及时发现和预防混凝土收缩裂缝产生, 在工程施工过程中, 必须严格控制混凝土生产的各个环节。工程实际中, 混凝土收缩裂缝多因塑性收缩和干燥收缩引起[19,20]。

塑性收缩裂缝[2,4,8]:混凝土浇筑成型后, 凝结硬化前, 固体颗粒下沉, 内部水分向表面迁移, 表面水分在外力作用下快速蒸发。当水分迁移速率小于蒸发速率时, 表层毛细管产生较大负压力, 使得混凝土体积急剧收缩, 而此时混凝土自身强度无法抵挡其收缩变形, 最终形成塑性收缩裂缝。此类裂缝多发生于夏季高温和大风环境中, 裂缝多呈中间宽、两端细, 且长短不一、互不贯通, 主要在混凝土表面呈现龟裂状, 因此时混凝土还处于可塑状态, 故其危害性相对较小。

干燥收缩裂缝[4,8]:混凝土浇筑完成并形成一定强度后, 因结构失水导致混凝土产生较大变形, 此时, 混凝土形成的强度对该变形具有强大约束作用, 当这种约束力超过混凝土抗拉强度时, 混凝土结构便开裂破坏, 形成干缩裂缝。此类裂缝多发于空气相对湿度较小的季节或地区, 裂缝主要呈现为平行线状或网状, 多数较宽, 深度较大, 且不可逆, 其危害性较大。

混凝土收缩裂缝往往是多种因素共同作用的结果, 并无明确关系界定, 在一定条件下, 混凝土自身收缩和碳化收缩也会引起混凝土开裂。因此, 为预防或降低混凝土产生收缩裂缝, 应加强原材料控制和养护手段。

3.3 沉降裂缝

混凝土沉降裂缝多由地基沉降不均或模板搭设质量不合格引起[3,8,11,12]。混凝土结构物地基处理过程中, 常常因土质不匀、回填压实度不够或地基浸水等原因, 造成结构地基不均匀沉降, 致使混凝土结构物受力不均, 产生变形开裂。混凝土浇筑过程中, 模板自身刚度不够、模板架设不牢固, 以及模板支撑间距过大, 同样会造成混凝土沉降裂缝。此类裂缝多为深层裂缝或贯穿性裂缝, 裂缝走向与沉降情况相关, 当沉降裂缝较大时, 往往会在混凝土结构物中呈现出一种错位, 严重影响混凝土结构安全性, 其危害性巨大。

3.4 化学反应裂缝

化学反应裂缝主要是指混凝土结构物内某些组分发生一系列化学反应, 致使混凝土结构体积膨胀, 形成膨胀裂缝。化学反应裂缝的典型例子是碱-骨料反应裂缝和钢筋锈蚀裂缝[6,8,21,22,23,24]。

碱-骨料反应裂缝:配制混凝土时, 若水泥中的碱性氧化物含量较高, 将可能与骨料中的硅酸盐矿物或碳酸盐矿物发生化学反应, 生成凝胶状物质, 该物质吸水后产生较大体积膨胀 (体积增大约3倍) , 形成的内应力足以使混凝土结构物开裂, 形成致命裂缝。因碱-骨料反应过程十分缓慢, 常常需要数年甚至数十年时间才能明显表现出来, 一旦出现将很难补救, 给工程带来巨大危害, 素有“混凝土的癌症”之称。碱-骨料反应裂缝的形貌特征及分布规律与钢筋约束力有关, 当约束力较小时, 常出现地图状裂缝, 并在缝隙中伴有白色沉淀物生成;当约束力较强时, 则沿钢筋走向出现裂缝[8,11]。

钢筋锈蚀裂缝:钢筋混凝土在所使用的环境中, 混凝土保护层发生碳化反应, 其孔溶液碱度降低, 导致钢筋钝化膜破坏, 钢筋便与侵入混凝土中的有害离子 (主要为氯离子) 发生复杂的电化学反应, 生成铁锈, 其体积增长2~4倍, 形成巨大内应力, 导致混凝土膨胀开裂, 严重影响混凝土结构物的承载能力和耐久性能[21,22,23,24]。此类裂缝多为破坏性裂缝, 发生时, 混凝土表面往往伴有铁锈产生, 容易鉴定, 但对结构危害性较大。

3.5 冻胀裂缝

冻胀裂缝是水工混凝土一项常见的耐久性问题[9,11,12]。水工混凝土长期处于与水接触环境中, 毛细孔大量饱水, 当环境温度低于毛细水冰点温度时, 毛细孔水将冻结膨胀, 体积增大约9%, 在混凝土内部形成膨胀应力, 同时, 混凝土凝胶孔中的过冷水在混凝土结构中迁移和重新分布产生的渗透压力, 使得该膨胀应力进一步加大, 当该应力大到一定程度时, 混凝土结构便开裂破坏。冻胀裂缝往往沿结构钢筋布置方向出现, 宽窄不一, 深及钢筋。

水工混凝土裂缝的产生往往是多种因素综合作用的结果, 为避免或减少裂缝的产生, 应采取合理的施工工艺, 加强原材料质量控制, 采取适当养护措施, 确保混凝土结构稳定、耐久。

4 裂缝预防与修补

4.1 预防措施

混凝土裂缝因形成原因不同, 其预防措施也不尽相同。经过工程实践摸索, 混凝土结构裂缝可从多方面采用措施加以预防[1,2,11,25]。

⑴结构设计方面:优化结构设计, 充分考虑边界条件和环境因素;选择合适的结构形式;合理分缝、分块;合理设计钢筋保护层厚度;在满足结构稳定性前提下, 尽量使用低强度等级混凝土;

⑵材料方面:优化混凝土配合比, 有效控制水胶比;使用水化热相对较低的中热或低热水泥;限制水泥用量, 降低混凝土入模温度;选择优质原材料, 选用低碱水泥;适量掺用优质膨胀剂、粉煤灰、纤维等材料, 提高混凝土自身抗裂性能。

⑶施工方面:优化施工工艺和施工程序, 规范施工行为;夯实地基基础, 确保其压实度合格;严格控制混凝土原材料计量和拌合过程, 提高混凝土密实度和抗渗性;避免集中卸料, 保证混凝土均匀性;加强或改进混凝土养护制度, 适当延长养护时间;预处理混凝土原材料, 降低混凝土入模温度;严格控制结合面处理质量, 确保混凝土粘结牢固, 避免起层破坏。

4.2 修补方法

混凝土结构出现裂缝后, 根据其裂缝类型和破坏程度, 及时采取补救措施, 防止裂缝继续扩散或发展, 减小裂缝对混凝土结构的影响程度, 使既有裂缝得到有效控制或无害化处理[3,7,9,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35]。

⑴表面涂抹法:在裂缝表面涂抹水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂、环氧砂浆、丙烯酸橡胶等材料以修补裂缝[9,31]。此法适用于修补稳定型表面裂缝;

⑵表面贴补法:利用胶粘剂将止水材料贴于混凝土表面的裂缝处, 达到密封裂缝、防止渗漏的作用[9]。常用止水材料有氯丁胶皮、止水铜片、高分子土工防水材料等;

⑶灌浆法:利用压力设备将胶凝材料压入混凝土裂缝中, 胶凝材料硬化后与混凝土形成一个整体, 从而起到封堵加固的作用[27,28,29,30]。常用的胶凝材料有水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯等;

⑷嵌缝法:沿裂缝凿成V形或U形槽, 清除浮灰, 嵌入止水材料以达封堵裂缝的目的[3,7]。此法一般应用于裂缝深度较浅的浅层或表面裂缝修补;

⑸锚固法:利用钢筋栓沿混凝土裂缝方向以一定间隔将裂缝锚固的修补方法, 或沿裂缝相垂直的方向配置锚杆或钢筋, 然后拉紧使其产生预应力后锚定, 以防止裂缝继续扩散或发展[3,22,23,24,32]。此法多用于混凝土及钢筋混凝土的补强加固。

⑹生物修复法:在新拌混凝土中添加特殊微生物, 当混凝土出现裂缝时, 混凝土中的微生物将在裂缝中发生一系列化学反应, 生成碳酸钙及凝胶状物质, 通过碳酸钙沉淀和凝胶状物质的胶结作用, 逐渐将混凝土裂缝修复[33,34,35]。目前, 该技术作为先进的修复技术正处于试验研究阶段, 推广应用条件尚未成熟, 仍需科研工作者付出大量努力, 早日将其推广应用于工程实践中。

5 有待进一步研究的问题

目前, 水工混凝土裂缝方面已有不少研究成果, 但许多问题仍有待进一步研究:

⑴寻求更合理的防裂措施和更先进有效的裂缝修复方法;

⑵探索高效、便捷的仿真计算方法, 以满足现代工程建设需要;

⑶探索混凝土微观模型与宏观开裂之间的相互联系;

⑷探索混凝土温升过程与膨胀开裂过程的相互关系;

⑸探索多因素影响下混凝土的开裂问题。

6 结束语

在当前对混凝土耐久性要求日益提高的情况下, 混凝土裂缝是一个不容忽视的问题。大体积混凝土作为工程施工技术飞速发展的产物, 广泛应用于水利工程建设中, 结构开裂现象更是屡见不鲜, 严重影响了水工混凝土结构物的耐久性和安全性。鉴于水工混凝土使用环境复杂, 引起其开裂破坏的因素众多, 加强水工混凝土裂缝研究, 对确保重大水工混凝土结构安全和耐久意义深远。

摘要：介绍了水工混凝土结构裂缝的类型、形成原因及危害性;探讨了预防裂缝破坏的相关措施和修复方法, 提出进一步研究的建议。

关键词：水工混凝土,裂缝,形成原因,预防措施,修复方法

参考文献

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浅谈水工混凝土裂缝的预防与处理 篇4

【关键词】水工建筑物；混凝土；裂缝；处理

在水工建筑物施工建设的过程中，混凝土裂缝可谓是一个极为普遍且难以解决的实际问题，它的存在给整个水工建筑物构成了严重威胁，不仅影响着结构的整体性和耐久性，同时给周围居民的生命财产造成严重的威胁。为此，在现代化工程施工建设的过程中，我们有必要提前做好水工混凝土裂缝的预防与控制，保证水工建筑物功能的正常发挥。

1.水工混凝土概述

所谓的混凝土主要指的是由砂石骨料、水泥以及其他材料添加构成的非均质复合脆性材料。由于混凝土施工技术、本身约束力等问题的影响，使得混凝土在施工中必然会产生一定的裂缝，这些裂缝通常可以分为力微裂缝和有害裂缝两种。其中微裂缝也被广泛的称之为无害裂缝，它通常都部队结构的承重以及其他功能产生威胁，但是受到荷载、温差等相关作用之后，其必然会不断的扩展，从而引发严重的工程病害，轻者使得混凝土内部的钢筋材料发生腐蚀，严重的化则会降低混凝土结构整体性、耐久性，产生使用价值威胁，甚至是给人们生命财产带来损害。因此，在目前社会经济发展中，做好混凝土结构裂缝控制已成为水利工程建设工作人员面临的主要问题，也是现代化社会发展的核心所在。

迄今为止，在水工混凝土施工建设的过程中都会在一定范围内发生裂缝，从结构设计的安全性方面分析，其中绝大多数的裂缝都是与整个水工建筑物结构安全没有直接关系的。但是，这些问题如果得不到有效的控制，在受到为例的作用下必然会给结构的整体性和安全性造成影响，甚至是威胁到工程的整体质量，给整个社会经济发展造成不必要的威胁和困扰。因此在当今的建筑工程项目中，我们必须要做好混凝土裂缝控制，无论是水工建筑物还是工民建，都不例外，都需要严格分析。

2.水工混凝土裂缝产生分析

就过去多年的工程实践分析，水工混凝土裂缝的出现与一般的混凝土结构裂缝存在着一定的差异，它有着结构更大、工程厚度高的特点，且整个工程结构由于长期与水接触从而其不确定性因素较多。另外，由此引发的裂缝问题也极为严重，且这些裂缝都是一个隐蔽程度高、危害大的特点。为此，在目前的工程施工探讨中，整个裂缝的分析需要从以下几方面分析：

2.1混凝土自身因素所引发的裂缝

在混凝土工程施工的过程中，由于水泥在加入水搅拌之后会与碱性物质、活性材料、氧化硅等发生物化反应，经过反应之后生成碱性结构，且从周围空气中吸收水发生膨胀。在这种结构特征下，整个混凝土体积会得到一定膨胀和收缩，从而引发裂缝问题。这种裂缝的出现是最为突出的，主要是因为混凝土结构表面抗极限拉力的不足而引起的。

2.2施工裂缝

一个工程结构的质量是否可靠与施工有着密切的关系。在工程施工环节，工程的材料、施工技术选择、施工设备和施工方法的控制都是衡量工程结构质量的关键。在混凝土工程中，做好施工裂缝控制离不开这些环节的严格管理，尤其是在水工混凝土工程中，其任何一个环节出现裂缝问题都容易给工程施工带来不必要的影响，甚至是引发重大的安全事故和质量隐患。同样，在施工中材料、技术设备等方面选择不合理也会引发工程裂缝隐患。

2.3外力因素

在混凝土结构施工中，在混凝土硬化的过程中必然会面对约束力的影响，同时混凝土热胀冷缩也会产生一定的体积膨胀，同时它内部会发生严重的质量问题。在混凝土施工之后，其会产生大量的热量，从而形成内部体积增加，在这个时候一旦结构外部的抗拉力不足，极容易给整个工程带来不必要的影响，最终出现裂缝。

3.水工混凝土裂缝的防止措施

3.1设计方面

设计单位应该提出混凝土施工温度控制的具体要求和混凝土养护的基本要求，控制外加剂的品种和掺量，确保混凝土收缩与膨胀相抵消；按《规范》要求设置必要的变形缝。

3.2混凝土配合

混凝土配合比设计时，在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能的降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂混凝土。施工时要严格控制混凝土配合比，计量要准确，坍落度抽检工作要加强，不能流于形式。

3.3混凝土振捣

混凝土振捣要密实，拆模后要挂草帘或铺草浇水养护保湿。新浇筑的混凝土就象刚刚出生的婴儿，需要体贴关心和爱护。混凝土的养护不仅对防止早期表面裂缝显得重要，它对混凝土后期强度的发展、混凝土的进一步成熟和耐久性等也同样重要，在过去许多工程的施工和管理中对养护的重要性没有充分的认识。

3.4养护环节

施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况，不能漏振，过振，且在第一次振捣后要进行第二次振捣。配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥，如硅酸盐水泥或普通硅酸水泥、矿渣水泥，此外可掺加膨涨剂、适量的粉煤灰等，掺粉煤灰是一项既能减少由温度应力而使大坝开裂的危险，又能提高混凝土某些性能的经济有效的措施；同时要采用塑料薄膜和草袋覆盖，以确保混凝土内外温差小于25°。根据构造要求情况配置必要的钢筋起到限裂的作用。

3.5开槽法修补裂缝

采用环氧树脂：10聚硫橡胶：3水泥：12.5，砂：28.首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后，将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中，再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度（约0.4斤丙酮就可以了）。

4.结论

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。 [科]

【参考文献】

[1]刘要军.预防处理水利工程建设中的混凝土裂缝[J].科技致富向导，2010（29）.

[2]张金波.预防水利工程建设中的混凝土裂缝[J].科技致富向导，2010（32）.

水工混凝土产生裂缝的原因和处理 篇5

关键词：水工混凝土,产生裂缝,原因分析

1 混凝土产生裂缝的原因

混凝土产生裂缝的原因有很多, 裂缝一旦形成, 既影响混凝土结构的外观质量, 同时也会影响结构物的耐久性。造成混凝土裂缝的原因很多, 归纳起来, 主要分为混凝土内部因素造成裂缝和外部因素造成裂缝两种, 内部因素主要有温度应力、约束收缩应力、碱集料反应等因素, 外部因素主要有地基沉降和外荷载的影响等。

2 混凝土产生裂缝的原因分析

2.1 温度应力裂缝

水泥与水反应产生水化热, 由于温度和温降的不同而造成温差产生温度应力。

2.2 收缩应力裂缝

一期混凝土对二期混凝土产生约束拉应力大而导致墙体混凝土开裂。

2.3 碱集料反应

当混凝土中含有碱活性骨料和碱含量高的水泥 (碱含量超过0.6%钠当量时) , 或受到含可溶性硫酸盐的水作用时, 反应生成物遇水可产生膨胀, 但由于各种组成体积变化特性的差异造成混凝土不均匀应力, 会破坏其内部结构, 并影响水泥石与骨料颗粒之间的胶结, 形成裂缝。

2.4 沉降裂缝

由于结构地基土质不匀、松软, 回填土不实或浸水而造成的结构基础不均匀沉降, 或者因为模板刚度不足, 模板支撑间距过大、支撑底部松动等。特别是在冬季, 模板支撑在冻土上, 冻土化冻后产生不均匀沉降, 致使混凝土结构产生裂缝。随着沉降的进一步发展, 裂缝会进一步扩大。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝, 裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。

2.5 外荷载裂缝

这种裂缝一般由两种情况造成:

1) 在混凝土结构还未达到设计要求的强度时, 被车辆或重物碾压或撞、砸而造成的变形缝;

2) 即使混凝土已经达到了设计强度, 而在混凝土墙壁或薄壁结构物上撞击或超荷载堆放而造成的裂缝。后者出现的裂缝一般较为明显, 属于贯穿性裂缝。

3 混凝土裂缝的主要类型

3.1 收缩裂缝

混凝土微观裂缝一般肉眼看不到, 它是内部固有的一种裂缝, 也是不连贯的。宽度在0.05 mm以下, 这种混凝土本身固有的微观裂缝, 在荷载不超过设计规定的情况下视为无害。但宏观裂缝则要认真分析判断其形式。宏观裂缝一般则认为是宽度>0.05 mm以上的裂缝。收缩裂缝:即在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起混凝土收缩而产生的裂缝。收缩裂缝多为规则的条状, 很少交叉, 常发生在结构的变截面处, 往往与受力钢筋平行。这种裂缝多发生在大体积的混凝土和梁、板、柱等块体构件, 危害较大, 尤其是暴露在大气中的构筑物影响更大。如不加以防止, 很可能会造成严重后果。

3.2 超载裂缝

混凝土构件超载使用时, 造成变形、受力不均等原因产生的裂缝, 一般均发生在构件受力弯矩最大的部位, 成条状, 但分布不像收缩裂缝那样均匀, 扩展方向也相反, 一般沿受力钢筋垂直方向或斜向发展。产生超载裂缝的原因, 往往是在施工中构件上受到了不适当的施工荷载或者上部建筑物过早施工。

3.3 沉降裂缝

因地基差异沉降或构件结合不良、剪应力超过设计强度而产生的一种混凝土裂缝, 多见于填土地基、桩基沉降不均匀的各种基础与墙体。这种裂缝一般与地面垂直, 或成30°~40°角方向发展, 宽度因荷载大小而异, 与沉降值成比例。沉降裂缝危害极大, 并且很难处理。因此在设计上必须采取有效措施, 在先期探测、施工和使用过程中要加强观测和巡视。

3.4 温度裂缝

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。温度裂缝的走向通常无一定规律, 大面积结构裂缝常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构, 裂缝多平行于短边;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行, 裂缝沿着长边分段出现, 中间较密。裂缝宽度大小不一, 受温度变化影响较为明显, 冬季较宽, 夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝通常中间粗两端细, 而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀, 混凝土的碳化, 降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

4 预防混凝土裂缝的方法

4.1 设计

在设计上要注意那些容易开裂的部位, 如深基与浅基、高低跨处等, 应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节, 在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且在浇筑方便的情况下, 钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。

4.2 施工方案

采取良好的施工方案与预防措施, 对控制混凝土裂缝有很大的关系。施工方案主要应确定一定的浇筑量, 施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割, 最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外, 分层位置即水平施工缝设留位置也应加以注意。一般来说, 应尽量留在变截面处, 或远离受拉钢筋部位而设在混凝土的受拉区, 确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工, 则应采取材料降温措施来控制混凝土入模温度。

4.3 施工质量

由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在95%以上, 如果在施工阶段控制住了裂缝, 则在使用阶段开裂的可能性也就小了。因此, 施工阶段是裂缝预防的主要阶段, 在施工阶段要注意以下几个问题:混凝土要有合适的配合比, 选择合适的配合比, 不仅要满足强度要求、施工要求, 还要考虑从防止产生裂缝的需要出发。适当的选择好水灰比, 在满足强度的原则下, 尽可能减少水泥用量。钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固, 以免施工中发生变形。钢筋上的污物和氧化层要清除, 以免影响黏结力。浇筑和振捣操作要合理, 特别是振捣操作技术往往不被人们所重视。振捣不足就无法保证混凝土应有的密实度, 过分的振捣则对水泥混凝土均匀有害, 要恰到好处。

4.4 养护

养护的目的是使混凝土正常硬化, 强度增长, 不受或少受外界影响。关键是设法使混凝土温度慢慢下降到接近外界气温, 缩小降温过程的温差。以便减小温度应力, 尽量防止裂缝的产生。常规的养护方法是喷水, 对一般混凝土结构, 减少表面收缩, 防止龟裂是可行的。大体积混凝土由于块体内外温度不一致, 强度增长不同, 常常是在强度增长慢的表面开裂, 其养护就不能只满足于常规方法。具体说, 尽量晚拆模, 拆模后要立即覆盖或及时回填, 避开外界气候的影响, 养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准, 即7~28 d, 时间增加几天效果更好。

5 混凝土裂缝的处理

经过调查分析, 确认在裂缝不降低承载力的情况下, 通常采取表面修补法、充填法、注入法等处理方法:

5.1 表面修补法

该法适用于较窄的裂缝, 用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用, 常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料, 一般可用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布。

5.2 充填法

当裂缝较宽时, 可沿裂缝混凝土表面凿成V形或U形槽, 使用树脂砂浆材料进行填充, 也可使用水泥砂浆或沥青等材料进行填充。

5.3 注入法

当裂缝宽度较小且较深时, 可采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法, 首先裂缝处设置注入用管, 其他部位用表面处理法封住, 使用低粘度环氧树脂注入材料, 用电动泵或手动泵注入修补。如果裂缝影响到结构安全, 可采取围套加固法、钢箍加固法、粘贴加固法等结构加固法。此方法属结构加固, 须经设计验算同意后方可进行。

5.4 围套加固法

在周围尺寸允许的情况下, 在结构外部一侧或数侧外包钢筋混凝土围套, 以增加钢筋和截面, 提高其承载力;对构件裂缝严重, 尚未破碎裂透或一侧破裂的, 将裂缝部位钢筋保护层凿去, 外包钢丝网一层;大型设备基础一般采取增设钢板箍带, 增加环向抗拉强度的方法处理。

5.5 钢箍加固法

在结构裂缝部位四周加U型螺栓或型钢套箍将构件箍紧, 以防止裂缝扩大和提高结构的刚度及承载力。加固时, 应使钢套箍与混凝土表面紧密接触, 以保证共同工作。

5.6 粘贴加固法

将钢板或型钢用改性环氧树脂和粘结剂, 粘结到构件混凝土裂缝部位表面, 使钢板或型钢与混凝土连成整体共同工作。粘结前, 钢材表面进行喷砂除锈, 混凝土刷净干燥, 粘结层厚度可为1~4 mm。

6 结语

随着我国建设事业的飞速发展, 混凝土在交通、水利工程和城市建设中被广泛应用。混凝土是一种不密实非均质脆性结构材料, 混凝土内部存在着固体、液体和空隙。对于一般钢筋混凝土构件, 在使用荷载作用下, 截面的拉应力常常是大于混凝土的抗拉强度的, 因而在正常使用状态下, 构件总是带裂缝工作的。当裂缝宽度<0.05 mm时对使用无多大害处, 但裂缝进一步扩展, 形成较大裂缝, 这对构件影响很大。裂缝的存在, 不仅会影响工程质量的整体外观形象, 而且会降低抗渗和抗冻能力, 并会导致钢筋锈蚀, 影响结构物的耐久性, 对某些水工结构, 由于裂缝会引起漏水, 将影响结构物的正常使用功能, 裂缝进一步扩大甚至可能会导致坍塌事故。

水工混凝土裂缝的成因与对策探究 篇6

1 裂缝的种类

(1) 温度裂缝。

大体积混凝土浇筑后, 由于水泥水化热使内部混凝土温度升高。当水化热温升至高峰后, 由于环境温度较低, 因此混凝土温度开始下降。降温过程中混凝土发生收缩, 在约束条件下, 当温降收缩变形大于混凝土极限拉伸变形时, 混凝土容易发生裂缝, 这种裂缝通常称为温度裂缝。还有一种温度裂缝是由于混凝土内外温差引起的, 例如混凝土遭受寒潮侵袭或夏天混凝土经阳光曝晒后突然下雨, 都会使混凝土内部与表层产生很大温差, 混凝土表层温度下降, 而内部温度基本不降, 这样内部混凝土对表层混凝土起约束作用, 同样会导致温度裂缝。

(2) 干缩裂缝。

置于未饱和空气中的混凝土因水分散失而引起的体积缩小变形, 称为干缩。干缩仅是混凝土收缩的一种, 干缩扩散的速度比温度的扩散速度要慢1000倍。正因为干缩扩散速度小, 混凝土表面已干缩, 而其内部不缩, 这样内部混凝土对表面混凝土干缩起约束作用, 使混凝土表面产生干缩应力, 当混凝土干缩应力大于混凝土抗拉强度时, 混凝土就会产生裂缝, 称为干缩裂缝。

(3) 钢筋锈蚀裂缝。

混凝土中钢筋发生锈蚀后, 其锈蚀产生的体积比原来增长2～4倍, 从而对周围混凝土产生膨胀应力, 当膨胀应力大于混凝土抗拉强度时, 混凝土就会产生裂缝, 称为钢筋锈蚀裂缝。钢筋锈蚀裂缝一般都为沿钢筋长度方向发展的顺筋裂缝。此外, 地基冻胀裂、地基不均匀沉陷裂缝也是常见的混凝土裂缝。

2 水工混凝土裂缝产生的原因

混凝土裂缝形成有着非常复杂的原因, 往往是多种不利因素综合作用的结果。据有关统计, 施工不规范造成的混凝土裂缝占80%左右, 材料质量差或配合比不合理产生的裂缝占15%左右, 设计不当引起的裂缝可能占5%。

(1) 施工工艺或现场操作不规范。

①采用整体式钢模板台车施工, 混凝土浇筑时不振捣或漏振, 混凝土均质性差。②盲目追求施工进度, 随意提前脱模时间, 使低强度混凝土过量承受荷载, 破坏了混凝土结构。脱模后没有进行混凝土的潮湿养护。③混凝土生产时原材料计量误差大, 尤其外加剂的掺加随意性大, 没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量, 造成混凝土水灰比增大。此外, 在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍。④夏季施工时砂、石料露天堆放, 无切实有效的降温措施, 混凝土入模温度高。冬季施工时采取的防寒保温措施不力。

(2) 设计粗糙, 建设、监理单位工作随意性大。

由于多方面的原因, 勘察设计单位无法深入地开展地质勘探工作, 隧道围岩类别评价及支护结构设计缺乏科学依据, 带有一定的盲目性。个别建设单位限于自身管理和专业技术水平的欠缺, 任意变更原设计。少数工程由业主的内部人员组成监理机构, 监理工作失去独立性。

(3) 原材料质量差, 配合比设计不合理。

水泥品种选择不当, 安定性不良, 不同批次的水泥混用。碎石、砂级配差, 含泥量超标, 碎石中石粉含量大, 针、片状物过多, 影响了水泥与骨料的胶结。进行配合比设计时, 忽视水泥用量增多对混凝土品质的影响, 错误认为水泥用量越多, 混凝土强度越高。对掺合料和外加剂的选用缺乏专业技术人员的指导, 往往达不到预期效果。

3 水工混凝土建筑缺陷的修补方法

(1) 压力灌浆法。

压力灌浆法适用于修补对建筑物产生较严重危害的缺陷, 如深度和宽度较大的裂缝和贯穿性裂缝等。通常可以对裂缝进行钻孔, 而后灌入由水泥或其他化学原料制成的浆体, 为了保证注浆饱满, 也可隔一段治时间之后进行补注。此方法充分利用的浆体的流动性和渗透性, 可使缺陷处得到全面有效的修补。

(2) 表面覆盖法。

表面覆盖法适用于修补建筑物表层的细微裂缝, 具体实施过程中, 可以用水泥、改性沥青等材料涂抹裂隙表面, 或使用粘合剂将聚合物薄膜粘贴在产生裂隙的部位, 从而起到与空气和水分隔绝的作用。这种方法简便易行, 但只能处理无害的微小裂缝, 对其它的缺陷没有明显作用。开槽修补法。

(3) 开槽修补法。

适用于修补宽度较大但对建筑物无明显危害作用的表层裂隙, 可沿着裂隙开凿一条沟槽, 并在其中注入填充物, 或在对裂隙进行粗糙化处理之后, 在其表面喷涂致密高强的水泥砂浆, 以达到防渗抗裂的目的。此方法快速简单, 但是弥合能力有限, 无法修复更加严重的缺陷。

(4) 充填法。

此法适合于修补较宽的裂缝 (裂缝宽度大于0.5mm) 。具体做法是沿裂缝处凿U形或V形槽, 槽顶宽约10cm, 在槽中充填密封材料。充填材料可用水泥砂浆、环氧砂浆、弹性环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等。如果钢筋混凝土结构中钢筋已经锈蚀, 则将混凝土凿除到能够充分处理已经生锈的钢筋部分, 将钢筋除锈。然后进行防锈处理, 再在槽中充填聚合物水泥砂浆或环氧树脂砂浆等材料。对于活缝, 沿裂缝走向开一个U形槽, 槽底垫一层与混凝土不粘的材料, 再填充弹性嵌缝材料, 使其与槽两侧粘结。这样嵌缝材料沿槽的整个宽度可自由变形, 裂缝发生张拉变形时, 不会把嵌缝材料拉开。

4 水工混凝土裂缝的防止措施

(1) 设计单位应该提出混凝土施工温度控制的具体要求和混凝土养护的基本要求, 控制外加剂的品种和掺量, 确保混凝土收缩与膨胀相抵消;按《规范》要求设置必要的变形缝。

(2) 混凝土配合比设计时, 在保证混凝土具有良好工作性的情况下, 应尽可能的降低混凝土的单位用水量, 采用“三低 (低砂率、低坍落度、低水胶比) 二掺 (掺高效减水剂和高性能引气剂) 一高 (高粉煤灰掺量) ”的设计准则, 生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂混凝土。施工时要严格控制混凝土配合比, 计量要准确, 坍落度抽检工作要加强, 不能流于形式。

(3) 混凝土振捣要密实, 拆模后要挂草帘或铺草浇水养护保湿。新浇筑的混凝土就象刚刚出生的婴儿, 需要体贴关心和爱护。混凝土的养护不仅对防止早期表面裂缝显得重要, 它对混凝土后期强度的发展、混凝土的进一步成熟和耐久性等也同样重要, 在过去许多工程的施工和管理中对养护的重要性没有充分的认识。

(4) 施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况, 不能漏振, 过振, 且在第一次振捣后要进行第二次振捣。

(5) 配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥, 如硅酸盐水泥或普通硅酸水泥、矿渣水泥, 此外可掺加膨涨剂、适量的粉煤灰等, 掺粉煤灰是一项既能减少由温度应力而使大坝开裂的危险, 又能提高混凝土某些性能的经济有效的措施;同时要采用塑料薄膜和草袋覆盖, 以确保混凝土内外温差小于25°。根据构造要求情况配置必要的钢筋起到限裂的作用。

(6) 对泵送混凝土, 则要在满足其可泵性、和易性的前提下, 尽量减小出机时的坍落度、降低砂率、并严格控制骨料的含泥量。

(7) 《规范》中要求采用新技术、新工艺、新材料和新设备。很多方面要通过原材料的选用和控制来达到设计要求。在设计时要选用碱活性小的砂石骨料, 同时注意选用低碱或无碱外加剂以及选用合适的掺和料抑制碱性骨料反应。

5 结语

混凝土裂缝是普遍存在的一种现象, 它的出现不仅使建筑物的抗渗能力降低, 建筑物的使用功能还受到影响, 钢筋的锈蚀, 混凝土的碳化, 降低材料的耐久性等现象常有发生, 建筑物的承载能力受到影响, 因此要认真研究、区别对待, 采用合理的方法对混凝土裂缝进行处理, 采取各种有效的预防措施在施工中预防裂缝的出现和发展, 保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

摘要：水工混凝土建筑物最普遍、最常见的问题之一是裂缝。分析了混凝土裂缝的种类, 产生的原因以及常用的修补方法, 并根据多年的施工经验进行了进一步探讨。

关键词：水工混凝土,裂缝原因,修补方法,预防,处理

参考文献

水工混凝土裂缝的治理 篇7

1 水工混凝土裂缝产生的原因

水工混凝土裂缝产生的原因很多, 有变形引起的、有荷载作用引起的、有养护环境不当和化学作用引起等各种裂缝, 但大致可归纳为两大类。

1.1 内因

水工混凝土原材料不合格、配合比及其均匀性欠佳。混凝土原材料中含碱性离子比重大, 碱性离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水分而体积增大, 造成混凝土酥松、膨胀开裂;骨料颗粒级配不良, 含泥量较大造成水工混凝土配合比及其均匀性欠佳, 容易造成混凝土收缩的增大, 诱导裂缝的产生。水工混凝土浇筑后的硬化初期, 其内部与周围的温度变化和自生变形产生的内应力, 诱导混凝土产生裂缝。

1.2 外因

水工混凝土浇筑后, 未能及时压实抹光、洒水养护, 暴露的混凝土表面因风吹日晒迅速蒸发变干体积缩小变形, 而内部仍旧是塑性体, 导致裂缝产生;混凝土脱摸时问控制不当, 在混凝土力学性能尚达不到抗裂能力的要求时, 提前拆摸, 导致混凝土产生裂缝。

2 混凝土施工控制及防止裂缝的措施

根据多年施工质量管理经验, 为了防止裂缝, 减轻温度应力, 可以着重从控制温度和改善约束条件两个方面着手, 同时也要全面管理, 才能真正避免混凝土的各种裂缝问题。因此, 建议从以下几方面采取相应措施。

2.1 控制温度的措施

(1) 采用改善骨料级配, 用干硬性混凝土, 掺混合料, 加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。

(2) 拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。

(3) 热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度, 利用浇筑层面散热。

(4) 在混凝土中埋设水管, 通人冷水降温。

(5) 规定合理的拆模时间, 气温骤降时进行表面保温, 以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。

(6) 施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构, 在寒冷季节采取保温措施。

2.2 改善约束条件的措施

(1) 合理地分缝分块, 或及时切割伸缩缝。

(2) 避免因基础过大水平面起伏, 使同一构筑物混凝土厚度保持一致。

(3) 合理的安排施工工序, 避免过大的高差和侧面长期暴露。

2.3 改善混凝土性能提高抗裂的措施

改善混凝土的性能, 提高抗裂能力, 加强养护, 防止表面干缩, 是保证混凝土的质量防止裂缝十分重要的措施。许多实践证明通过改善混凝土性能, 能够避免产生贯穿裂缝, 一旦出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的, 因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。

2.4 掌握混凝土合适的拆模时间

防止裂缝的产生在混凝土的施工中, 为了提高模板的周转率, 往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间, 以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑的混凝土早期拆模, 在表面引起相当大的拉应力, 出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期, 由于水化热的散发, 表面引起相当大的拉应力, 此时表面温度亦较气温为高, 此时拆除模板, 表面温度骤降, 必然引起温度梯度, 从而在表面附加一拉应力, 与水化热应力迭加, 再加上混凝土干缩, 表面的拉应力达到很大的数值, 就有导致裂缝的危险, 但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料, 如泡沫海棉等, 对于防止混凝土表面产生过大的拉应力, 具有显著的效果。

2.5 加强混凝土的早期养护

防止早期裂缝发生实践证明, 混凝土常见的裂缝, 大多数是不同深度的表面裂缝, 其主要原因是温度梯度造成。尤其在北方地区寒冷或炎热造成的温差也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温和保湿对防止表面早期裂缝尤其重要。适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析, 新浇混土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失, 从而推迟或防碍水泥的水化, 表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键, 在施工中应切实重视起来, 最好采用混凝土养护剂养护措施。

3 水工混凝土裂缝的修补处理

3.1 涂抹法

表面较浅裂缝, 可将裂缝附近的混凝土表面凿毛, 或沿裂缝方向凿成深为1.5cm~3cm, 上口宽为2cm~3cm的V (u) 型槽, 用钢丝刷将其清理干净并洒水湿润, 然后根据裂缝的活动情况选择填充材料。对死缝视情况可选用水泥砂浆 (水泥∶砂=1∶1的干硬性水泥砂浆, 用少量水拌和后用手捏成团, 甩在地上能够散开, 分层用小手锤击实补平, 表层用抹刀沾水压实抹光, 然后用塑料薄膜覆盖, 用胶带将塑料薄膜四边粘贴好) 、环氧砂浆、丙烯酸砂浆、氯丁砂浆等进行修补;对活缝较小者视情况可选用防水沥青油膏、聚氯乙烯增塑胶泥等, 对活裂缝较大者视情况可选用PU2弹性密封膏 (改性聚氨脂弹性材料、延伸率达200%~300%, 抗渗性2MPa, 其耐水性、热稳定性及抗冻性能良好。) 、聚硫密封膏 (具有优异的耐热、耐寒及耐久性。) 、聚氨脂密封膏、有机硅橡胶密封膏 (能很好地粘贴各种建筑材料, 防水效果好, 国内外使用广泛。) 及水溶性丙烯酸密封膏等等。

3.2 嵌缝封填灌浆法

主要适用于对水工结构整体有影响, 裂缝较深且有渗漏现象的水工混凝土裂缝的修补处理。当水压较大, 裂缝较长时, 首先沿渗水裂缝剔一条下口宽1cm~1.5cm、上口宽2cm~5cm的梯形沟槽, 用钢丝刷将其清理干净, 在槽底沿裂缝方向放置一根导水细绳, 以便使渗漏水沿导水细绳流出。然后配制快凝水泥胶浆, 将快凝水泥胶浆填塞于每段槽内后, 立刻将细绳抽出, 在细绳抽出口嵌入埋入式灌浆嘴。待胶浆凝固后, 用小型灌浆机将氰凝灌浆剂压入缝孔中, 氰凝浆液遇水立即发生化学反应, 生成不溶于水的凝胶体;同时释放出二氧化碳气体, 使浆液发泡膨胀, 向四周扩散直至反应结束。最后灌浆结束待浆液固结后, 拔出灌浆嘴并用水泥砂浆封固灌浆孔。快凝水泥胶浆的合成及配制工艺流程和配合比是:快凝水泥胶浆由促凝剂和水泥拌制而成。促凝剂以水玻璃为主, 并与硫酸铜、重铬酸钾及水配制而成。配制促凝剂时按配合比先把定量的水加热至100℃, 然后将硫酸铜和重铬酸钾倒入水中, 继续加热并不断搅拌至完全溶解后, 冷却至30℃~40℃。再将此溶液倒入称量好的水玻璃液体中, 搅拌均匀, 静置半个小时后就可使用。水泥胶浆的配合比是水泥:促凝剂1∶0.5~1∶0.6。由于水泥胶浆1min左右就会凝固, 使用时要随拌随用。也可选用甲凝、丙凝及水溶性聚氨脂等灌浆材料, 选用时可根据工程修补要求及环境条件加以选择。

4 结语

综上所述, 水工混凝土裂缝控制是一个综合性问题。为了防止裂缝, 必须从原材料选择、结构设计、温度控制、配合比优化、施工顺序安排、施工质量、混凝土的表面保护和养护以及先进的技术手段等方面采取综合措施。随着材料科学的不断发展和水利水电科学技术的不断进步, 水工混凝土裂缝问题会得到更好的解决。

摘要：本文分析了水工混凝土裂缝产生原因, 提出了具体的预防措施以及裂缝修补处理的方法, 供大家参考。

综述水工混凝土建筑物裂缝的处理 篇8

裂缝是水工混凝土浇筑物病害中最常见的, 没有发生裂缝的混凝土浇筑物很少见, 并且混凝土裂缝通常是许多种因素共同作用的结果。裂缝对水工建筑物的形成的危害程度不一, 严重的裂缝不仅危害建筑物的整体性和稳定性, 而且还会产生大量的漏水, 使闸坝及其他水工建筑物的安全运行受到严重威胁。另外, 裂缝往往会引起其他病害的发生与发展, 如渗漏溶蚀、环境水侵蚀、冻融破坏及钢筋锈蚀等等。这些病害与裂缝形成恶性循环, 会对水工混凝土建筑物的耐久性产生很大危害。

根据裂缝的开度变化, 可分为死缝 (其宽度和长度不再变化) 、活缝 (其宽度随外界环境和荷载条件变化而变化, 长度不变或变化不大) 和增长缝 (其宽度或长度随时间而增长) , 对以上3种裂缝需采用不同修补方法。对死缝可用刚性材料填充修补。对活缝则应用弹性材料修补, 若用刚性材料填充, 修补就会失败, 或在靠近修补部位出现新裂缝;有时, 对活缝的修补选在引起活动的因素消除后再进行。对增长缝, 必须消除引发裂缝因素, 否则修补后裂缝仍会继续出现。裂缝修补除了以恢复防水性和耐久性为主要目的外, 也有从结构安全及美观角度出发而进行修补的。在满足修补目的的前提下, 还必须考虑经济性, 明确修补范围及修补规模等。

目前, 国内外修补裂缝的方法归纳有3大类。

1 填充法

这是一种适合修补较宽裂缝 (δ>0.5mm) 的方法, 具体做法是沿裂缝处凿“U”形或“V”形槽, 槽顶宽约10cm, 在槽中填充密封材料。填充材料可用水泥砂浆、环氧砂浆、弹性环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等。

如果钢筋混凝土结构中钢筋已经锈蚀, 则将混凝土凿除到能够充分处理已经生锈的钢筋部分, 将钢筋除锈。然后进行防锈处理, 再在槽中填充聚合物水泥砂浆或环氧树脂砂浆等材料。

对于活缝, 沿裂缝走向开1个“U”形槽, 槽底垫1层与混凝土不粘的材料, 如塑料片材, 再填充弹性嵌缝材料, 使其与槽两侧粘结。这样嵌缝材料沿槽的整个宽度可自由变形, 裂缝发生张拉变形时, 不会把嵌缝材料拉开。

2 注入法 (灌浆法)

注入法分压力注入法与真空吸入法2种。压力灌浆法适用于较深较细裂缝, 在水工建筑物裂缝修补中应用较广泛;真空注入法则是用真空泵使缝内形成真空, 将浆材吸入缝内, 该法适用于各种表面裂缝的修补。灌浆材料有水泥浆材、普通环氧浆材、弹性环氧浆材、弹性聚氨酯浆材、水溶性聚氨酯浆材等。

2.1 压力注入法施工工艺

2.1.1 灌浆孔的设计和布置。

布孔有骑缝孔和斜孔2种形式, 根据实际情况和需要加以选择, 必要时两者兼用。对不深的表面裂缝, 一般可在缝面埋设灌浆嘴或灌浆盒, 也可采用骑缝钻孔;当裂缝较深时, 由于缝的走向不规则, 常采用骑缝孔和斜孔。孔距与排距, 应视裂缝的宽度和通畅情况、浆液黏度及允许灌浆压力而定, 一般孔距和排距为0.5~3m。

2.1.2 钻孔冲洗。

先按设计布孔位置钻孔, 钻孔后先将孔内粉尘和碎屑冲洗干净, 并测其孔深。冲孔用水要保持清洁, 压缩空气应经油水分离器, 以免油垢污染缝面, 影响灌浆效果。

2.1.3 嵌缝止浆。

嵌缝止浆的目的是为了防止浆液流失、确保浆液在灌浆压力下将裂缝充填密实。在要嵌缝的部位, 人工或用风镐沿缝凿成“V”形槽, 宽度约5~10cm, 深3~5cm, 并清除槽内松动的混凝土碎屑及粉尘, 然后沿缝间隔2m左右埋设1.27~0.64cm的排气 (水) 管, 最后向槽内回填水泥砂浆。对于较小混凝土构件的裂缝处理, 缝面不必凿槽, 可用环氧树脂基液粘贴玻璃丝布封闭。

2.1.4 压水 (气) 试验。

压水或压气的主要目的是为了解灌浆孔 (嘴) 与裂缝畅通情况, 以确定是否可以灌浆或必须重新钻孔或重埋灌浆嘴, 检查嵌缝是否有效, 有无漏水 (气) 现象;通过压水可计算其吸水率和记录其开始压水至从各排气 (水) 孔出水的时间, 以确定浆液凝结时间和配浆量。压水 (气) 所用压力不得超过设计灌浆压力。一般灌浆压力为0.2~0.5MPa。

2.1.5 配制浆液。

根据处理裂缝的要求选择合适的浆材, 配制浆液。若裂缝处理后要承受荷载, 即补强加固, 则选择环氧树脂、甲基丙烯酸酯料;若是活缝和伸缩缝修补, 则选用有一定弹性的材料, 如弹性聚氨酯类或丙烯酰胺类等材料。

2.2 真空注入法施工工艺首先把需要处理部分用不透气塑料膜覆盖, 四周密封;

然后采用真空泵把已覆盖混凝土内的所有孔隙中的空气抽去, 接着灌入树脂浆液, 依靠大气压使浆液浸渍到混凝土表面的裂缝和孔隙中去。这种方法适用于含有大量表面裂缝的混凝土修补处理。

3 表面覆盖法

这是一种在微细裂缝 (δ<0.2mm) 的表面上涂膜, 以提高其防水性及耐久性为目的的修补方法。表面覆盖法分为涂覆裂缝部分及全部涂覆2种方法。这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部, 对延伸裂缝难以追踪其变化。

表面覆盖法所用材料视修补目的及其建筑物所处环境不同而异, 通常采用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜 (粘贴) 等。施工时, 首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛、清除表面附着物, 用水冲洗干净后充分干燥, 然后用树脂充填混凝土表面的气孔, 再用修补材料涂覆表面。

实践证明, 在对水工混凝土建筑物裂缝进行调查与检测、成因分析、危害评估的基础上, 采取相应的修补措施, 是可以将这一病害控制在安全范围内的。

摘要：文章分析了水工混凝土浇筑物裂缝的原因, 归纳了混凝土裂缝的几种常用处理方法及其适用范围, 为水工混凝土浇筑物病害上午处理提供了借鉴。

论水工建筑物混凝土裂缝控制 篇9

关键词：水工建筑物；混凝土；裂缝；控制方法

水工混凝土多为防水性混凝土，由于它自身的密实性而形成防水抗渗能力，还具有围护、承重、抗侵蚀、抗冻融的功能，防水混凝土施工原料来源很广，成本低廉，抗水性长久被水工工程广泛采用。下面先讲一讲水工建筑物混凝土出现裂缝的原因。

一　水工建筑物混凝土出现裂缝的原因

（1）温度上的原因

水工建筑物混凝土会受到温差以及收缩的双重作用影响，这很容易引起混凝土出现裂缝。例如，混凝土面临温度变化时，会在配筋薄弱的地方发生开裂，形成45度斜角的混凝土表面裂缝。此外，在水工建筑项目的空置期间，如果混凝土和外界温度相似时，水工混凝土内外的温度差值很小甚至没有，就不会产生明显混凝土裂缝问题；夏季外界的温度高于混凝土内部的温度时，混凝土会抵偿干缩作用，不缩也不胀；冬季外界的温度低于混凝土内部的温度时，混凝土会面临干缩以及收缩的双重作用，导致混凝土出现裂缝问题。

（2）施工上的原因

在水工建筑物混凝土施工的一些细节部分出现纰漏，也会导致混凝土的裂缝问题。比如在混凝土上不合理的负载；过早的负载；增加了太多的水泥剂量；混凝土的上层钢筋未得到有效的保护；折摸过早会使水工建筑物混凝土发生挤压变形，形成裂缝。

（3）设计上的原因

目前水工建筑项目进行混凝土结构设计时，大都将下面正弯矩的钢筋与板面上角负弯矩的钢筋伸入到外角框架柱内或者构造柱内。这种增强节点构造的施工设计方法，使混凝土板面以及板角会受到很强的嵌固作用，所以混凝土表面裂缝会被局限在一定的范围内，在角柱牵制下没有自由伸缩的空间。在板角配筋加强区到一般配筋区间有斜向的过渡带，这里混凝土会不可避免地受到干缩加冷缩双重收缩的作用，这样一来，混凝土板面抗裂性就会大打折扣；混泥土没有在上部配置四角钢筋来抗板面带来的双重收缩作用，也会引起混凝土表面的裂缝。

二　防治水工建筑物混凝土裂缝的控制措施

（1）制定科学的施工方案

水工建筑物混凝土施工要通过系统的观点来纵观全局，统筹各环节；规划混凝土施工设计时由专业工程师进行实地鉴定、评估，坚持标本兼治、综合治理的基本方针，牢牢把握水工建筑物混凝土施工的基本框架、基本结构以及基本设计理念；坚持谨小慎微、统筹兼顾的原则，这是也是防治水工建筑物混凝土裂缝的根本原则，贯彻这项原则才能在水工建筑物设计和建造中不留任何可能出现混凝土裂缝的隐患。

（2）在混凝土材料上控制

从源头控制好水工建筑物混凝土施工，在混凝土原材料角度上看，混凝土材料要保持各种作用产生的拉应力小于混凝土的实际抗拉强度。对此，可以选择比热容大、能微膨胀、热膨胀系数小、导电性能好、干缩率小的水泥，避免干缩以及收缩作用加剧使混凝土出现裂缝。还需要注意混凝土施工材料的含泥量以及结构密集度。通过掺入合适减水剂，可以减少混凝土的单位用水量。可以采用低流态的混凝土改善骨料分配。

（3）在现场施工上控制

进行水工建筑物混凝土现场施工时，需要注意以下方面：降低拌合水以及骨料的温度，安排在低温时间或者早晚时间进行混凝土浇筑，尽量避免高温环境进行混凝土施工，减少混凝土的浇筑时间，避免干缩率以及收缩率过大的影响；在高温环境进行混凝土运输作业时，为了防止混凝土温度过高而产生裂缝，需要缩短混凝土运输时间，对混凝土进行覆盖、遮阳隔风，最大化降低混凝土温度；合理安排混凝土施工工序，避免施工荷载过大导致混凝土发生裂缝的可能性；加强混凝土模板以及支撑的刚度，模板需要用水均匀湿润；进行混凝土的浇筑工作后，要及时覆盖、洒水，也可以在初凝前进行二次抹压工序。在水工建筑物混凝土施工中还要特别注意处理好混凝土振动后期的模板移位现象。还要明确各自的职责，检查部门以及监督部门要加大混凝土施工质量检查力度，使水工建筑物混凝土施工做到违规必究、有规可依。按照水工建筑项目计划进度协调好混凝土施工人员、施工材料以及施工设备，水工建筑项目分段控制可细分为天计划，保证混凝土质量的前提下，争取提前完成施工计划。

（4）在混凝土保养上控制

水工建筑物混凝土在保养上，要考虑到水泥干缩性的特性，在硬化初期水份不足时混凝土就会产生裂缝。对此，可以加强混凝土养护，定时浇水；从温差方面考虑，混凝土内外温差变化大，会加剧干缩以及收缩作用，解决的办法是在混凝土适当部位预留若干伸缩缝；由应力太过集中引起的混凝土裂缝，可以在混凝土板面增设若干的钢筋网或者缩小钢筋间距；水工建筑物混凝土强度未达到设计的要求，并且提前加荷，使混凝土构件发生过载情况而在混凝土板底产生裂缝，解决的方法策略是掌握好混凝土的拆模时间，避免提前加载，没有拆模时也不要在混凝土的板面上放载过多的物件。

三　总结

水工建筑物混凝土施工出现裂缝的原因有很多，对此，需要找到混凝土产生裂缝的原因，然后制定科学的施工方案、在混凝土原材料选择上进行控制、在现场施工过程进行控制以及在浇筑混凝土后保养工作过程进行控制，使水工建筑物混凝土避免出现裂缝，使水工建筑物混凝土发挥出应有的作用。

参考文献

[1] 高飞.浅析水工建筑物混凝土碳化、冻融、裂缝破坏及防治[J].科技创新导报,2011(05)

[2] 高文平.水工建筑物混凝土裂缝控制措施[J].水利建设与管理,2011(02)

[3] 吴松涛.水工扩建工程软基加固效果检验方法探讨[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2009(06)

水工混凝土裂缝的治理 篇10

1.1 水工隧洞衬砌混凝土裂缝分类

水工隧洞衬砌混凝土裂缝主要分为:细小的表层裂缝和贯穿性的有危害裂缝。

1.1.1 细微的表面裂缝

布满在混凝土表层、裂缝的缝隙不大常常属于表面细小的裂缝, 这种裂缝大体看是没有什么规律性可言的, 出现时也不是仅出现一条;裂缝的缝隙间距非常小, 只有1毫米或者不足1毫米;开裂的长度很小, 大都体现出闭合、轻微张开。实际上, 出现这样的裂缝时不用担心渗漏问题, 它对混凝土的整体结构的稳定性并不会影响, 它只能影响结构的持久性, 如果钢筋被锈迹腐蚀, 那么混凝土的抗冻性能会迅速降低, 其结果是结构被破坏掉。

1.1.2 贯穿性有害裂缝

贯穿性的裂缝会贯穿整体构造, 体现在隧洞衬砌混凝土上时大多都是裂缝的条数单一, 长度较广, 可贯穿整个结构断面, 且形态是张开的, 裂缝的间距一般是1至5毫米, 更为严重的是有时可以达到20毫米。裂缝的出现会蔓延整个通道, 隧洞就会发生渗漏, 如果不抓紧解决这个问题, 那么会导致局部土体隆起, 颗粒群同时移动流失和围岩淘刷的现象。这种裂缝能造成结构软弱, 影响其稳定性和持久性。

1.2 水工隧洞衬砌混凝土裂缝产生的原因

1.2.1 温度降低形成的收缩裂缝

绝大多数水工隧洞施工时是在较深的地层, 水泥水化后使里面的温度逐步且明显的提高, 就算是在冬天施工, 隧洞里的温度也不低, 水分的蒸发使气体和液体遇冷凝结, 而施工人员在工作时, 只是单对混凝土表面维护, 没有对混凝土内在散热和施工场地差异所出现的温度收缩裂缝进行处理。伸缩裂缝的出现率很高, 它会影响整个工程的性能。

1.2.2 外部应力效应形成的裂缝

水工隧洞、引水洞、导流洞的施工时间都比较紧迫, 而且绝大多数要挖成洞的要求都很高, 想让衬砌混凝土达标很难;再加上施工作业的环境限定, 混凝土浇筑和保养时也不到位, 酿成了混凝土达不到预期的使用年限。开挖支护作业通常是距离较短来回实行的, 要是围岩种类分辨不清, 又选择了不对的钢筋支护, 这样会造成围岩承受力差, 出现多次重分布和毛洞变形, 并且由于外部力量而使混凝土出现裂缝, 这样的裂缝特别显眼, 它的破坏力也非常严重。

1.2.3 结构裂缝

水工隧洞的地质、水文、地质情况决定了它的多变性, 想要彻底的搞懂有很大的难度, 在施工之前, 没有对地质、地形、水的变化运动做好充分的了解时, 设计人员只能根据有限的资料来完成设计, 根本不清楚工地土地本身性质变换, 从而使设计和施工现场的情况不符。这样本就不相符的构造出现裂痕, 不过裂痕机理较为理想, 所以可控性很高, 容易改变。

2 水工隧洞衬砌混凝土裂缝的预防

水工隧洞衬砌混凝土对于裂缝的补救工艺和堵漏措施很繁琐, 而且费用很大, 还会使混凝土的表面质量变差, 所以, 一定要在施工时加以防范。

2.1 优化混凝土配合比

为了使干燥和温度所产生的裂缝降低, 选料时应注意购买质量好的混凝土, 并且要进行多次配比, 最终决定出最适合的方案。并且, 选择上等粉煤灰和复合型效用高的减水剂, 水泥使用量越少越好, 改变混凝土的和易性, 降低混凝土水化热和干缩。

2.2 加强围岩变形监测

要对围岩变形进行仔细控制, 来防止混凝土因为围岩所承受的附加力产生裂痕, 计算解析相关内容, 就能够推断出围岩能否顺利完成收敛变形, 按要求准确衬砌时间, 如此可以减少在围岩收缩变形时进行混凝土衬砌, 大大防治了裂痕的发生。

2.3 确保仓面无渗水干扰

为了不让地下水流入混凝土浇筑仓面, 隧洞衬砌混凝土实施起来通常是根据以疏排渗透地下水的办法进行主要的防御措施。根据各种状况的不同, 来选择解决办法, 比如说成股渗出的地下水, 使用排水管排出隧洞的方法, 就能够解决渗水留仓的危险。

2.4 合理确定施工工艺

判断出合理的施工工艺, 从混凝土浇筑的搅拌、搬运、入仓、振捣达到全过程、全方位的监督检验, 预防混凝土拌合物搅拌时间不足、不均匀、振捣不密实等问题, 保证混凝土的本质。

3 水工隧洞衬砌混凝土裂缝处理

水工隧洞衬砌混凝土会出现开裂的情况, 能够使结构的硬度和整体度不够完美, 也能使抵抗渗水的作用变差, 发生混泥土中的钢筋生锈, 混凝土碳化, 从而使隧洞不能发挥正常效用。所以我们要根据情况而定, 对出现的裂缝进行解决, 来达到工程要求。

3.1 裂缝处理的方法

针对混凝土那些有危害的裂缝, 用前面所说的高渗透改性环氧浆材应用时, 它的范围较小, 如今国家的发展与时俱进, 科技成果突飞猛进, 对于当下隧洞衬砌混凝土裂缝的处理提出了一些观点, 需使用的环氧浆材要具有环保、延缓老化、适宜温度裂缝重复张合的弹性改性的效果。想要把裂缝粘合起来的要点是开槽埋管法、打斜孔埋管法和无损贴嘴法, 其利与弊如表1所示。

3.2 选择处理浆材

在购买灌浆材料时, 应当注意材料的可灌性和长久性。隧洞衬砌混凝土出现的裂缝一般缝隙不大, 但对外部水的张合力很大, 浆液不容易装进去, 所以想要让浆材填补性大, 又要防止渗透, 就要使用那种渗透力强弹性改性的环氧浆材, 常见的有lpl、cw和eaa等高渗透改性环氧浆材。

3.3 无损贴嘴法处理渗水裂缝

3.3.1 关键技术

无损贴嘴法处理渗水裂缝施工一般要经过注浆嘴加工、打磨、冲洗、裂缝描述、贴嘴、封缝、压风检查、灌浆、注浆嘴清除以及质量安全检查等过程。在外径为6mm、长度大于6cm的铜管一端焊上边长为3~4cm、厚度为1.5mm左右的方形铁片, 铁片中间开直径等于铜管外径的进浆孔, 铁片四周钻排列整齐的小孔;采用砂轮机沿裂缝的两边各打磨20cm的宽度, 除去混凝土上面的杂质, 来预防注浆嘴的粘贴及封缝效果;用高压冲毛机沿裂缝开口向两边冲洗;用刻度放大镜测量裂缝宽度, 并进行详细描述;依据裂缝描述进行注浆嘴的布置;贴嘴3h后用堵漏灵胶泥将渗水缝口封堵住;封缝完成并养护2h后即可进行压风检查各孔的贯通情况;采用多点同步灌注方式推进;灌浆结束48h后铲除注浆嘴;灌浆结束7d后进行灌后质量检查。

3.3.2 局部渗水处理

通过复灌后还是出现渗水的部位要用嵌缝措施———开50毫米×50毫米的卡槽, 然后使水管在卡槽内牵引出来, 将水排放出去, 对卡槽表面处理干净。嵌缝后再在表面粘贴宽150mm玻璃丝布防渗, 必要时延伸1.0m左右, 待丙乳砂浆封闭7d后再封闭引水管孔。

4 结束语

尽管隧道衬砌混凝土的开裂问题解决起来有些繁琐, 但是, 我们如果按照现实需要来进行选择, 出现缝隙的情况就会有所改变, 从而预防裂缝出现。

摘要：对于水工地下隧洞衬砌施工过程中, 裂缝是极为普遍的问题, 会导致整体构造不一致, 影响原有的强度, 大大减少了混凝土抵抗渗透的作用, 使隧洞发挥不出原有的效果。所以要研究怎样才能起到预防和管理方法, 从而达到隧洞设计理念的全面发展。文章重点讲述水工隧洞衬砌混凝土出现缝隙的原由, 提出裂缝产生原因以及出现缝隙的补救办法。