水工混凝土裂缝的危害成因及防治

□张校彬（许昌水利建筑工程有限公司）

1 水工混凝土结构裂缝产生的原因

1.1 因收缩引起的裂缝

混凝土收缩分为自身收缩和塑性收缩,产生的原因分析一是混凝土浇筑后，表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面游离水分蒸发太快，产生急剧收缩，而此时混凝土早期强度低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂；二是使用收缩率较大的水泥，水泥用量过多，或使用过量的粉砂，或混凝土水灰比过大；三是混凝土水灰比过大，模板、垫层过于干燥，吸水大；四是浇筑在斜坡上的混凝土，由于重力作用有向下流动的倾向，导致裂缝出现。

1.2 温度变化引起的裂缝

混凝土浇筑完成后，水泥因水化引起水化热，水化热过程中会不断释放热量，使得混凝土内部温度不断增高，而混凝土表面则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生内应力，由于此时混凝土龄期较短，抗拉强度很低，在内应力大于抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。温度裂缝主要与浇筑混凝土的体积和水泥品种有关。对于特殊地区，昼夜温差大也会造成混凝土裂缝。

1.3 设计不当产生裂缝

有时由于设计不当也会产生裂缝，如对于大面积混凝土设置过少的伸缩缝或沉降缝；建筑物边界为刚性约束体，没有放置伸缩性材料，致使混凝土不能发生应有的形变；建筑物表面设计凹凸角过多，产生的凹角应力集中等。

1.4 建筑物基础不坚实引起的不均匀沉降

混凝土浇筑振捣后，粗骨料沉落，挤出水分、空气，表面呈现泌水，而形成竖向体积缩小沉落，这种沉落受到钢筋、预埋件、模板、大的粗骨料以及先期凝固混凝土的局部阻碍或约束，或混凝土本身各部相互沉降量相差过大而造成裂缝。

1.5 凝缩裂缝

混凝土表面过度的抹平压光，使水泥和细骨料过多的浮到表面，形成含水量很大的砂浆层，它比下层混凝土有较大的干缩性能，水分蒸发后，产生凝缩而出现裂缝。有时在混凝土表面撒干水泥压光，也会产生这种裂缝。

1.6 冻胀裂缝

冬期施工混凝土结构、构件未保温，混凝土早期遭受冻结，将表层混凝土冻涨，解冻后，钢筋部位变形仍不能恢复，而出现裂缝、剥落。

2 混凝土裂缝产生的危害

2.1 裂缝影响结构的整体

当结构出现贯穿性裂缝以后,要恢复结构的整体性是很困难的。裂缝开展得很宽将预示着结构临近破坏,并且可能伴随着混凝土剥落。剪切裂缝多产生于靠近支座或大的集中荷载附近,早期的温度裂缝直接影响到钢筋混凝土构件的完整性。当裂缝影响了剪应力的传递时,它会影响到结构的安全。大多数裂缝并不会危及结构的安全,但它们可能发展,并引起严重的后果。

2.2 裂缝影响结构使用功能

对堆石坝混凝土面板而言,由外部环境产生的早期温度裂缝往往贯穿整个截面厚度,这样会引起渗漏。对挡水建筑物来说,裂缝渗漏水会严重影响建筑物的使用功能,即使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。

2.3 裂缝会影响结构的耐久

所有现行的标准和规范都把限制裂缝的宽度作为一项耐久性指标。横向裂缝通常是指垂直于受拉钢筋方向的裂缝，一般由外荷载引起。为了结构耐久性的要求和结构的美观，各国设计规范中对裂缝宽度均作了限制。在较宽的裂缝处，如果有水和氧气侵入，钢筋首先发生个别点的坑蚀，继而逐渐形成“环蚀”；同时向缝两侧扩展，形成锈蚀面。这种钢筋局部断面削弱发展比普通性锈蚀要快，特别是预应力混凝土结构，局部锈蚀具有很高的危害性。因为单根钢丝断面小，高应力及高强钢材的变形性能较差，很可能发生突然断裂。

2.4 裂缝影响建筑物的美观

裂缝过多或过宽,常给人以不安全感和危险感,造成不良的视觉冲击力,影响了人们的感观舒适度,影响建筑物的美观形象,破坏了建筑物、构筑物的美感效果。在不仅追求混凝土内在质量好,而且外观质量也倍受关注的今天,混凝土结构裂缝成了影响建筑物美观的疑难杂症。

3 防治混凝土裂缝产生的具体措施

3.1 合理设计混凝土的配比

在不影响混凝土设计强度和其他性能的情况下，应选用掺入大量粉煤灰的混凝土配合比。掺用粉煤灰可以大大减少水泥的用量，降低工程成本，降低水化热量，减少收缩裂缝。此外选用新材料、新技术，如掺加高效减水剂和高性能引气剂，降低水灰比，减少水的用量，这对于改善混凝土的和易性，降低温升，减少收缩具有良好的作用。

3.2 选择合适的原材料

水泥应尽量选用水化热较低的低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等，以减少混凝土内部热量的积聚，提高混凝土的抗裂能力。骨料应该选择线膨胀系数小、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。一般砂料应首选中砂，严禁使用细砂；碎石含泥量和针片状控制在规范要求内。

3.3 边角和底板面的处理

增加钢筋使用量或者掺入纤维材料，尤其是对边角应力大的部位可适当增加混凝土的含筋率。对于建筑物的底板面层或其它不重要部位，可采用较小直径的钢筋，以增加钢筋的使用数量，减少钢筋的间距，增大混凝土的抗拉强度。

3.4 采取必要的施工措施

混凝土的浇筑时间尽可能避开高温、降温、多风、曝晒的天气，对于昼夜温差大的地区应采取相应的防护措施，如浇筑时间选择在下午，浇筑完成后采用草袋覆盖保温等。施工工艺上可采用二次振捣法和多次压面抹光法消除混凝土沉缩裂缝。

3.5 其他注意问题

混凝土浇筑前应确保基础的稳定性，避免因不均匀沉降产生应力裂缝，在工程设计阶段对于大面积混凝土应适当分块，分缝之间要添加塑性材料，如闭孔塑料板等；混凝土浇筑完成后应及时养护，养护时要保持混凝土表面湿润，避免时湿时干现象。对于建筑物底板和梁片等有条件时，可采用蓄水法养护，混凝土养护时间≥28d。

4 裂缝的处理方法

4.1 表面修复法

主要适用于浆材难以灌入的细、浅裂缝或不漏水的缝、不伸缩的裂缝，对于大面积蜂窝麻面或不易确定具体漏水位置的混凝土也可选用此法。

4.2 充填法

对于裂缝宽度较大的裂缝，可沿裂缝凿成“v”形槽，槽顶宽10cm，底宽3cm，用高压水枪冲洗干净，去除表面软弱层和附着物。在槽面湿润的情况下，先在上面涂抹一层2～3mm后的丙乳砂浆打底，然后分层抹压丙乳砂浆，每层厚度控制在2～3cm左右，直至填充完整个槽面。

5 结语

混凝土是构成水工建筑物的主要材料，应从设计、施工等多方面考虑，采取相应的预防措施，控制裂缝的产生，如果由于各种因素产生了裂缝，就要尽快采取处理措施，保证水工建筑物的质量，确保水工建筑物的安全和正常运行。