水工混凝土裂缝产生原因及处理办法

任延雷 任承捷

混凝土在现代各类工程建设中起着不可替代的作用，是现代物质文明发展的一个重要标志。但是由于混凝土施工过程中环境多变，施工影响因素多，致使混凝土构件受到不同程度的损伤，使浇注好或正在使用的混凝土构件出现裂缝，继而出现裂缝开展、水气侵入裂缝、冻融变化、钢筋锈蚀等状况，危及混凝土构件的安全。下面就水工混凝土裂缝产生原因及处理办法谈一些看法。

一、水工混凝土裂缝的种类

水工混凝土是一种特殊受力环境下的构造物。它不只受到风吹雨打、太阳照射、环境潮湿的影响，还受到水中环境的影响。所以水工混凝土构件的要求很严格，一般情况下不允许出现裂缝，更不允许出现贯穿性裂缝。水工混凝土裂缝的种类按裂缝的方向、形状可划分为水平裂缝、垂直裂缝、横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝以及放射状裂缝等；按裂缝深度可划分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝。

二、水工混凝土产生裂缝的原因

1.水工混凝土多为少筋混凝土，水工混凝土施工时，由于混凝土体积大，内部产生大量的水化热得不到充分散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土变形产生裂缝。

2.混凝土在硬化的过程中，干缩引起的体积变形受到约束时会产生裂缝。这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件。

3.在厚度较大的构件中，由于混凝土的塑性塌落而引起裂缝。

4.当构件受到约束时，因温度变化产生温度应力使混凝土产生裂缝。

5.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，体积可增大3倍，从而使浇注好的混凝土体积膨胀产生裂缝。

6.气温高时浇注混凝土，由于蒸发过快，造成混凝土内部水化热过多，在混凝土浇注数小时后仍处于塑性状态，在这种状态下混凝土极易产生塑性收缩变形，使混凝土构件出现裂缝。

7.构件超载裂缝。混凝土构件在吊装过程中超载，构件受到的集中荷载或均匀荷载超过了设计值，使构件产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝；或是在安装过程中，构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并向上、下延伸。

8.建筑物基础处理不好，会产生不均匀沉陷，也有可能产生裂缝。随着沉陷的发展，裂缝会不断扩大。

9.当钢筋混凝土处于不利环境中，因混凝土保护层厚度有限，或保护层被锈蚀剥落，构件钢筋外露受到锈蚀，酸碱离子或溶于水中的氧、氢氧离子使混凝土中的钢筋产生锈蚀，受力断面减小。特别是钢筋混凝土的钢筋在氧化过程中，生成氧化铁，由于氧化铁的体积比原来金属的体积大的多，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压，造成混凝土胀裂。

三、水工混凝土裂缝的防治措施

为确保水工混凝土稳定安全可靠，必须从水工建筑物的设计、施工两个方面入手抓好防治混凝土裂缝的各项工作，严防水工混凝土出现裂缝。如果建筑物中的水工混凝土构件很重要，特别是那些受交变应力作用的部位，应该拆除、重建，以达到设计要求。

1.水工建筑物要由有相应设计资质的设计单位设计，坚决杜绝无证设计。设计单位应该掌握该建筑物所有设计资料（地质、气象、建筑物材料等），才能进行设计。

2.设计单位应该明确水工混凝土的施工条件，混凝土制作场地必须进行硬化，克服运输吊装产生的构件损伤。混凝土制作现场必须风、水、电条件齐全，保证混凝土浇注时，能够有效控制混凝土的温度。水工混凝土施工中，常要掺入外加剂，外加剂的品种和数量在设计中要有严格的要求，确保混凝土收缩与膨胀相抵消。按《规范》要求在设计时设置必要的变形缝。

3.水工混凝土配合比设计时，要委托有资质的试验室进行混凝土配合比试配。在混凝土具有良好工作性能的情况下，应尽可能地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）和“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。

4.混凝土浇注时振捣要密实，构件拆模后要覆盖草帘或铺草浇水养护保湿。混凝土的养护不仅对防止早期表面裂缝很重要，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。

5.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，以减少因温度应力而产生的大体积混凝土裂缝。同时要覆盖塑料薄膜和草袋，以确保混凝土内外温差小于25℃。在设计大体积混凝土工程时，要根据工程情况进行裂缝计算，并做限制裂缝开展的计算，根据混凝土构造要求配置必要的构造筋，在满足构造要求的同时限制裂缝的出现和发展。在设计承受渗透压力大的混凝土结构（如混凝土闸门）时，要进行混凝土抗裂设计，选用抗裂性强的钢筋构造（如混凝土钢丝网结构），确保混凝土结构不出现裂缝。

6.根据《规范》要求，要注意采用新技术、新工艺、新材料和新设备，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合适的掺和料来抑制碱性骨料反应。

7.泵送混凝土要掺加泵送剂，以满足混凝土的和易性及可泵性。在满足其可泵性的同时，应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。

8.在高温季节施工时，要严格控制混凝土的施工温度，减少混凝土的温度回升。

四、水工混凝土工程检验

混凝土构件安装就位前要进行严格的检查，检查构件是否有破损及裂缝。如果构件达不到设计要求，出现危及建筑物安全的裂缝，应坚决不予使用。如果是大体积混凝土构件出现裂缝，要进行超声波仪器探测，由专家判定裂缝性质，并找出造成混凝土产生裂缝的原因。大体积混凝土局部出现的不危及安全的裂缝，经过技术处理，可以使用。

五、水工混凝土裂缝的修补方法

1.开槽法修补裂缝。裂缝不深的混凝土构件可采用环氧树脂填补处理。环氧树脂成分比例为环氧树脂∶聚硫橡胶∶水泥∶砂=10∶3∶12.5∶28。首先将砂、水泥按比例配好搅拌均匀，再掺入按配比拌匀的环氧树脂、聚硫橡胶，并进行搅拌，最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度。将改性环氧树脂砂浆及时嵌入混凝土凿槽内，在2h内用毛毡、麻袋覆盖，待完全初凝后，开始用水养护。

2.低压注浆法修补裂缝。低压注浆法适用于宽度为0.2～0.3mm的混凝土裂缝。修补工序如下：裂缝清理→试漏→配制注浆液→压力注浆→二次注浆→清理表面。

当裂缝数量较多时，先要在裂缝位置上贴医用白胶布，再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝，使裂缝封闭。大约10min后，揭去胶布条，露出小缝。固化后周边可能有裂口，必须反复用浆补上，避免漏浆。注浆操作一般在粘嘴的第二天进行，若气温较高，半天就可注浆。操作时先用补缝器将浆液压入裂缝，并堵上铝铆钉。为了保证浆液充满，在注浆后约0.5h可以对每个注浆嘴再次补浆。

3.表面浸刷覆盖法修补裂缝。水工混凝土构件常在水压渗透环境中进行使用，表面常有混凝土干缩造成的细微裂缝（宽度一般小于0.2mm）。这种裂缝浅，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，是一种不透水的裂缝。为了限制这种裂缝的开展，在构件表面浸刷涂抹加温后的环氧树脂配置液，使环氧树脂液浸入细微裂缝中，限制裂缝的开展，提高挡水建筑物的防渗性能。

六、结语

裂缝是水工混凝土结构中普遍存在的一种现象，会引起钢筋的锈蚀和混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响水利工程的安全使用，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，保证水利工程和构件安全、稳定地工作■