分析水利工程混凝土裂缝成因与处理措施

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　　 【摘 要】本文探讨了水利工程混凝土裂缝成因与处理措施。混凝土均匀性差、离散性大，特别是容易产生裂缝，是长期困扰工程技术人员的难题。了解混凝土这些病害的破坏机理和检测技术方法，选择合适的修补材料，对存在潜在危险的混凝土表面进行有效保护以及对造成损坏的混凝土结构进行修补，具有十分重要的经济效益和社会效益。
　　 【关键词】水利工程 ： 混凝土：裂缝危害：修补方法
　　 1混凝土裂缝破坏机理
　　 裂缝是常见的混凝土缺陷之一。裂缝的种类很多，按成因分类可分为温度裂缝、干缩裂缝、结构裂缝、沉陷裂缝、超载裂缝、约束裂缝、材料裂缝等。按裂缝特性和所在部位可分为表面裂缝、浅层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。
　　 混凝土裂缝的成因十分复杂，从内因上讲，有原材料不佳，均匀性不好，配合比不优，水化热温升，自身体积变形及其热学、力学性能达不到抗裂能力的要求；有结构形式不合理，容易造成过大的应力集中；有分缝分块不恰当，难以承受外界条件和荷载等。从外因上，有气温、湿度等环境变化。
　　 水工混凝土体积庞大，受自身和周围介质的影响，在温度、湿度变化的周边、基础约束的作用下，会产生很大的约束应力，容易产生裂缝。但是引起裂缝的原因是非常复杂的，客观诱发因素很多，尽管多年来世界各国都很重视对裂缝成因的研究，已掌握了裂缝发生的一些规律，但至今还有许多问题没有摸透和解决。
　　 2水利工程混凝土裂缝危害
　　 混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害，裂缝对混凝土建筑物的危害很大，严重的会恶化结构的应力状态，破坏其整体性和抗渗性，危及建筑物的安全运行，轻微的也会影响建筑物的耐久性和美观，有的还会发展成为严重裂缝。裂缝的危害性主要有以下几个：
　　 a.影响结构整体性。水利工程混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害，贯穿裂缝和深层裂缝会破坏结构的整体性，改变混凝土的受力条件，从而使局部甚至整体结构有发生破坏的可能，严重影响建筑物的质量。剪切裂缝多发生在支座或者较大集中荷载附近，早期温度裂缝直接影响钢筋混凝土构件的完整性。当结构出现贯穿性裂缝时，要恢复结构的整体性就非常困难。混凝土早期表面裂缝在以后气温骤降形成的温度应力和外力作用下，表观裂缝可发展成具有破坏性的贯穿裂缝和深层裂缝。
　　 b.缩短结构耐久性。混凝土耐久性主要指抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性及碳化性能。当结构处于冰点以下环境时，混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落，严重时可露出石子。混凝土的碱―集料反应可引起混凝土的膨胀、开裂，甚至破坏。当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境时，会引起水泥石发生一系列化学、物理与物化变化，而逐步受到侵蚀，严重的使水泥石强度降低，以至破坏。钢筋的锈蚀表现为钢筋在外部介质作用下发生电化反应，逐步生成氢氧化铁，即铁锈，造成混凝土顺筋裂缝，从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道，加快结构的损坏。
　　 c.致使结构使用功能失常。对堆石坝混凝土面板，由于外部环境产生的早期温度裂缝通常贯穿于整个截面厚度，从而造成渗漏。对挡水建筑物而言说，裂缝渗漏水会严重影响建筑物的使用功能，虽然水量的损失本身并不严重，但裂缝的存在往往会限制蓄水位。
　　 3混凝土裂缝修补方法
　　 裂缝修补可以恢复防水性和耐久性，也有从结构安全、美观角度进行修补的，在满足修补目的的同时，还要考虑经济性，明确修补范围、修补规模等。目前，国内外修补裂缝的方法主要有三大类。
　　 3.1充填法
　　 充填法适合于σ>0.5mm，修补较宽的裂缝。操作步骤为：沿着裂缝凿“U”形或“V”形槽，槽顶宽度以10cm为宜，在槽中填充一些密封材料。如果混凝土结构中钢筋发生锈蚀，就把混凝土凿除到能充分处理生锈钢筋，把钢筋锈除净后，再涂上防锈涂料，在槽中填充聚合物水泥砂浆材料。对活缝而言，可以沿着裂缝走向开一“U”形槽，在槽底垫一层和混凝土不粘的材料。
　　 3.2注入法
　　 此种方法包括压力灌浆法和真空吸入法。压力灌浆法适合运用在比较深比较细的裂缝。真空吸入法就是运用真空泵让缝内形成真空，从而把浆材吸入缝内；这种方法适用于表面裂缝修补。一般常用的修补裂缝灌浆材料有甲基丙烯酸脂类浆材、水泥类浆材、丙烯酰胺类浆材、环氧类浆材、聚胺酯类浆材等。
　　 3.3表面覆盖法表面
　　 覆盖法是一种在宽度小于0.2mm微细裂缝的表面上涂膜，从而提高防水性和耐久性的修补方法。包括部分涂覆裂缝和全部涂覆裂缝两种。此方法的缺点为修补工作不能深入到裂缝内部，对延伸裂缝不能追踪其变化。通常表面覆盖法修补材料主要为沥青砂浆、玻璃钢沥青无胎油毡、橡胶片材、聚氯乙烯片材、钢丝网喷浆以及各种涂料。
　　 4水利工程混凝土裂缝预防措施
　　 4.1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。在浇筑方便、构件截面适当、配筋率不变的情况下，钢筋直径越细、间距越小，对预防开裂越有利。
　　 4.2预防方面
　　 采取适当的施工方案和预防措施，可以控制混凝土裂缝。施工方案主要应确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣要求等。每次浇筑长度由垂直施工缝分割，最好设置变截面或者承受拉、剪、弯应力较小部位。除了控制一次浇筑的厚度之外，水平施工缝设留位置也应适当注意。一般而言，应尽量留在变截面的地方或者远离受拉钢筋部位，可以设置在混凝土的受拉区。浇筑时间的确定，原则上应尽量避开昼夜温差大的日子。
　　 4.3施工控制
　　 混凝土拌制时，应该严格按照实验室签发的配料单配料，其中水、水泥、砂、石子比例均应以重量计，不得以车、铁锨数来计量。当离差系数CV值较小时，混凝土相应抗裂能力就较高，其出现裂缝的几率也就较小，一般情况下，CV值应控制在0.15以内。在降低混凝土浇筑温度时，应分别从降低混凝土出机口温度、减小运输和仓面温度回升两个方面入手。
　　 混凝土的裂缝一般最早出现在混凝土比较薄弱的部位，因此，应尽量避免出现薄弱部位。浇筑层收仓一定要平整，最好不要出现台阶，不然当对应面层混凝土气温骤降时，由于应力集中容易出现裂缝。振捣混凝土时，应以混凝土不再显著下沉、没有气泡出现，并且开始泛浆时为标准，从而防止漏振、过振，避免混凝土裂缝产生。
　　 4.4养护方面
　　 养护充分是防止混凝土干缩裂缝的重要举措，养护的目的是促使混凝土正常硬化，强度增强，避免遭受外界影响。当浇筑完12h时就可以开始进行养护，并且养护的时间不能低于14h。养护时应该避免混凝土结构早龄期过水，一旦过水就会造成混凝土环境温度的骤降，非常容易出现温度裂缝。在温度较高的季节和要害部位应适当增加养护时间，并且采用保水材料进行覆盖，严格禁止阳光直接照射刚浇筑混凝土的表面。在寒冷的冬季，浇筑混凝土拆模时间大约为5天，把模拆掉后要立即对混凝土面进行保温，从而防止混凝土突然暴露在冷气中产生温度裂缝。在冬季，混凝土严禁洒水养护，可以采取喷涂养护剂、覆盖保水材料等措施。
　　 5结 语
　　 裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它不仅降低建筑物的抗渗能力，影响使用功能，还会引起钢筋的锈蚀、混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。施工技术人员必须要认真学习技术规范，在实践中不断总结经验，提高发现问题、分析问题、解决问题的能力。对水工混凝土裂缝要采取以预防为主的方针，尽量避免它的出现。

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