水工混凝土裂缝防治技术初探

王拉明

（凤翔县水土保持工作站 陕西 凤翔 721400）

混凝土由于施工和本身变形，极易产生裂缝，使混凝土内部的钢筋材料裸露而产生腐蚀，降低钢筋混凝土结构的承载力、耐久性和使用价值等。大量的混凝土工程实践证明，只要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内，对水工建筑物安全是不会产生不良影响的。因此，在施工中应尽量采取有效措施避免或控制裂缝的产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免部分关键部位的裂缝，确保工程质量。

1 水工混凝土裂缝成因

1.1 温差引起的裂缝

温差引起的裂缝一般发生在混凝土表面较浅的范围内，呈纵横交错的不规则裂缝。其产生的原因主要有以下几个方面。

⑴大体积混凝土水化反应时释放的大量水化热得不到有效散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的形变超过极限引起裂缝。

⑵当局部存在约束时，混凝土热胀冷缩所产生的体积变化受到了约束限制，在内部产生温度应力。由于混凝土抗拉强度低，所以很容易被该温度引起的拉应力拉裂，从而产生裂缝。

⑶外部环境为暴晒或大风气候时，混凝土表面水分蒸发过快，造成混凝土内部水化热过高，浇筑数小时仍处于塑性状态，易养护不到而产生塑性收缩裂缝。

1.2 干缩引起的裂缝

干缩裂缝多表现为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05mm～0.2mm之间。其产生主要归结为混凝土在硬化的过程中，由于干缩需要发生的体积变形，当受到约束时就会产生裂缝。这类裂缝的宽度有时会很大，甚至可能贯穿整个构件。

1.3 塑性坍落引起的裂缝

对于厚度较大的构件，比如输水洞拱顶因局部超挖需增加衬砌厚度，混凝土坍落度出现差异时，砼浇筑后5天～7天左右会产生横向裂缝。再若遇干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。该类裂缝的产生原因在于骨料选择上，可能包括：

⑴砂和小石的含水率变化分别超过±0.5%和±0.2%。

⑵各种骨料的超逊径、含泥量和砂的细度模数（2.4～3.0）超过规定值。

⑶骨料级配采用间断级配，混凝土在运输中骨料产生分离。

1.4 活性骨料引起的裂缝

活性骨料引起的裂缝一般导致混凝土胀裂而出现裂缝。即混凝土加水拌和后，水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应，析出的胶状碱。硅胶从周围介质中吸水膨胀，体积增大三倍，从而使混凝土胀裂产生裂缝。

1.5 构件超载产生的裂缝

构件超载产生的裂缝一般出现在构件纵轴附近，呈垂直于纵轴或倾斜的裂缝，并向上、下方向延伸。出现的原因主要是因为构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，导致了垂直于构件纵轴的裂缝。当构件剪力作用较大时，将产生斜裂缝，并向上、下延伸。

1.6 钢筋生锈引起的裂缝

此类裂缝多为纵向裂缝，且沿钢筋的布置位置出现，表现为混凝土胀裂。其产生的原因包括以下几点。

⑴当钢筋混凝土处于不利环境中（如侵蚀性水环境），由于混凝土保护层厚度有限，特别是当混凝土密实性不良时，环境中的氯离子等将和溶于水中的氧致使混凝土中的钢筋生锈，生成氧化铁。氧化铁的体积相较于原来金属的体积要大得多，体积膨胀对周围混凝土挤压，使混凝土发生胀裂。

⑵施工不当导致露筋，钢筋生锈后引起混凝土胀裂。常见有以下几种情况：浇筑混凝土时，钢筋保护层垫块发生位移或垫块太少或漏放，致使钢筋紧贴模板外露；构件截面小，钢筋过密，石子卡在钢筋上，使水泥砂浆不能充满钢筋周围，造成露筋；混凝土配合比不当，产生离析，靠近模板的部位缺浆或模板漏浆；钢筋保护层太小或因其振捣不实，振动棒撞击钢筋，使其位移，造成露筋；木模板未浇水湿润，吸水粘结或脱模过早，拆模时缺棱、掉角等。

1.7 基础不均匀沉陷产生的裂缝

地基的不均匀沉陷裂缝多为深进或贯穿性裂缝。其走向与沉陷情况有关，宽度往往与沉降量成正相关,较大的沉陷裂缝发生时，往往会错位。其发生原因为:

（1）混凝土基础地质构造不同，沉降不一致。

（2）混凝土基础在高填方上，未达到稳定，或因回填土不实。

（3）混凝土基础因降雨,部分浸入水中,造成不均匀沉降所致。

1.8 施工缝引起的裂缝

施工缝处理不当而引起裂缝严重的常见原因。

(1)施工缝或变形缝未经接缝处理，未清除表面水泥薄膜和松动石子，未除去软弱混凝土层并充分湿润就直接浇筑了混凝土。

(2)施工缝处锯屑、泥土、砖块等杂物未清除或未清除干净。

(3)混凝土浇筑高差过大，未设串简、溜槽，致使混凝土离析。

(4)底层交接处未灌接缝砂浆层，接缝处混凝土未很好振捣。

2 水工混凝土裂缝的防治

对水工混凝土裂缝，可以根据其产生的成因的不同，认真分析，区别对待，科学防治。设计中应该明确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；根据构造要求情况配置必要的钢筋限制裂缝的产生；按《规范》要求设置必要的变形缝。

2.1 混凝土配制拌和

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，此外可掺加膨胀剂、适量的粉煤灰等；还应分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。施工时要严格控制混凝土配合比，计量要准确，特别是水灰比应根据当地气温、混凝土部位不同，选定适宜值。骨料级配采用连续级配，控制含泥量和砂的细度模数符合规范规定。

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。

严格控制混凝土纯拌和时间。应在浇筑混凝土前根据拌和机容量、设计最大骨料粒径和坍落度要求，确定纯拌和时间。监理应加强检查，对混凝土拌和及配料不当，或因拌和时间过长而报废的混凝土应弃置至指定场地。并根据建筑物的性质、钢筋含量、混凝土运输、浇筑方法和气候条件，尽量采用小的坍落度。

2.2 混凝土的浇筑施工

浇筑混凝土时，应保证钢筋位置和保护层厚度正确，并加强检查。钢筋密集时，应选用适当粒径的石子，保证混凝土配合比准确和良好的和易性。浇筑高差超过2m时，应用串筒或溜槽进行下料，以防离析。模板应充分湿润并认真堵好缝隙，正确掌握脱模时间，防止过早拆模，破坏棱角。混凝土处于不利环境时，钢筋表层涂刷防腐涂料。

混凝土振捣要密实，不能漏振、过振，拆模后要挂草帘或铺草浇水养护保湿，以确保混凝土内外温差小于25°。夏季初凝15天，白天每隔2h～3h洒一次水；冬季，白天每隔4h～5h洒一次水，同时采取保温措施。恰当的养护不仅对防止早期表面裂缝很重要，其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。

2.3 施工缝的合理设置

认真按施工验收规范要求处理施工缝及变形缝表面，接缝处锯屑、泥土砖块等杂物应清理干净并洗净。接缝处浇筑前应先浇50mm～100mm厚原配合比无石子砂浆，以利结合良好，并加强接缝处混凝土的振捣密实。另外，当混凝土浇筑高差大于2m时应设置串筒或溜槽；缝隙夹层不深时，可将松散混凝土凿去，洗刷干净后，用1:2或1:2.5水泥砂浆填密实；缝隙夹层较深时，应清除松散部分和内部夹杂物，用压力水冲洗干净后支模，灌细石混凝土或将表面封闭后进行压浆处理。

2.4 裂缝的补救加强

对已经出现裂缝的水工混凝土，可以采取开槽、低压注浆法、表面覆盖法、结构加固、混凝土置换、电化学防护、仿生自愈合法等修补方法，进行适当修补，使其继续发挥效益。

3 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防渗能力，影响建筑物的使用寿命，而且会引起钢筋的锈蚀，甚至破坏混凝土结构，影响建筑物的承载能力，处理时费工费时增加成本，增加施工期。因此，在浇筑混凝土前，应根据工地施工条件、方法和气温，充分论证基础稳定性、骨料活性、构件超载等，并分析化验混凝土所处水环境有无有害成分等，拟定有针对性的措施，提前预防裂缝产生。对于已产生的裂缝则应认真研究，采用合理的方法进行处理，确保工程质量，最大程度地费省效宏。陕西水利