试析水利工程中建筑物结构缝的处理方法

许华勇

摘要：水利工程与国计民生息息相关，其建筑质量决定了工程能否安全、有效地运行。为了防止混凝土水利工程建筑物出现渗漏，应该在混凝土施工时即加强施工管理预防工作，避免和减少混凝土结构的裂缝。本文主要探讨了水利工程中建筑物结构缝的危害和产生原因分析，并提出了解决水利工程中建筑物结构缝的处理方法和处理技术。

关键词：水利工程；结构缝；危害；原因分析；处理方法；处理技术

引言：混凝土是工程中使用最普遍和用量广泛的混合材料之一。然而，混凝土均匀性差，离散性大等多种原因特别容易产生裂缝。因此，混凝土裂缝成为了水利工程建筑物最为常见的病害之一。裂缝对水利工程工建筑物的耐久性产生巨大的危害，必须对此加以重视，并采取措施加以控制。因此 ，对水利工程中建筑物结构缝进行研究和分析具有重要的现实意义。

一、水利工程中建筑物结构缝概述

在除险加固工程中，经常遇到水工建筑物结构缝、输水隧道和渡槽伸缩缝的处理等问题。水工建筑物分缝处一般均设有止水铜片或塑料止水片，但实际施工时存在设置不到位或被损坏等现象，有的甚至未安设止水铜片。缝表面上的止水橡胶带因年久老化和破损而失效，缝中全靠沥青防渗。由于沥青的冷脆性等因素使得缝中沥青不能形成整体，而是呈多空腔多通道的疏松结构，这对水工建筑物的稳定和安全会造成极大的危害。对于改进的水工建筑物结构缝，采用现场喷涂聚氯酯泡沫塑料嵌缝防渗体，以替代止水銅片塑性防渗材料，经济效益明显。

二、结构缝的危害

水利工程建筑物的结构缝会使水工建筑物产生渗漏，导致在压力水作用下使裂缝逐步扩宽和发展，并且当水渗入混凝土内部后首先会引起水解破坏，并可能由此导致混凝土结构物的破坏。由于混凝土的碳化将会加剧混凝土收缩开裂，导致混凝土结构物破坏，结构缝的存在，能使空气中的二氧化碳极易渗透到混凝土内部与水泥的某些水化产物相互作用形成碳酸钙。在潮湿的环境下二氧化碳能与水泥中的化学成分相互作用，使混凝土的碱度降低，使钢筋纯化膜遭受破坏，当水和空气同时期渗入，钢筋就产生锈蚀。建筑物的结构缝还会使混凝土对钢筋的保护作用削弱，在裂缝部位，水拉性能减弱，裂缝进一步扩大，形成更大的危害。

三、水利工程中建筑物结构缝产生的原因分析

1、水泥的选择。混凝土的主要的组成部分就是水泥，水泥质量与混凝土的质量紧密相连，并且影响着水利工程设施安全。水利工程施工的过程中，拌合混凝土的过程中工作人员对水泥质量、品种、掺入量如果不能严格按照有关规范实施，不能对混凝土进行正确的处理，就会产生裂缝。在水泥的早期，因其强度较高、抗裂性较差，需要放出一定的热量。这些热量要不断地从混凝土的内部进行积累。这样就会造成了混凝土内部温度不断升高，内外温度差不断扩大，导致混凝土外部产生拉应力，内部产生压应力。若两种力量不能互相的牵制，混凝土表面就会产生裂缝。

2、材料的使用比例。在制作混凝土的时候，原材料的配合比很重要。混凝土的水泥用量越大，用水量就越高，混凝土的伸缩性就会变大，塌陷的风险性就会加大。，预搅拌的混凝土应当控制在5 到35mm之间，现浇的混凝土石子的直径应当在20 到35mm 间，含砂率要在35%左右。但因为个别操作人员的不能正确履行应有的责任，不能按照标准的配料，让这种原料的配合变得不再标准，这样就造成了混凝土裂缝。

3、混凝土的特殊性质。在混凝土的凝固过程中，因水化作用水分不断流失，造成了混凝土的体积不断的收缩，形成了裂缝，特别是那些体积很大的混凝土。因为时间延长，混凝土会随着自然因素出现一些裂缝，这就是物理病害。这种病害也影响了混凝土的耐久性。混凝土的施工要避免产生裂缝，但是随着时间的推移，老化是无法避免的。

4、混凝土塑性坍落引起的裂缝。混凝土塑性坍落发生在混凝土浇筑后的头几个时内，这时混凝土还处于塑性状态，如果混凝土出现渗水现象，在重力作用下混合料中的固体颗粒有向下沉移而水向浮动的倾向。这种移动当受到钢筋骨架或者模板约束时，上部就容易形成沿钢筋长度方向的裂缝。

5、混凝土后期养护不当。对浇筑完毕后的混凝土进行后期养护是混凝土施工的重要工序。混凝土后期养护的不到位也是导致水工建筑物混凝土裂缝出现的一大主要原因。一般来说，刚浇筑完成的混凝土，其自身含有足够的水分能够满足水泥水化的需要，但是受环境温度及风吹日晒的影响，混凝土表层水分容易流失，不利于水泥水化的进行。因此在后期养护过程中，需要对混凝土表面进行保湿养护，以防止混凝土失水过快产生塑性变形，形成裂缝。

四、常用的结构缝的处理方法

当前，对水工建筑物结构缝的处理是采用一层防渗材料、一层止水铜片和一层止水橡胶带的多层防护措施。其弊端是施工工序多，施工难度大，工期较长，成本较高。

目前常用的处理步骤和方法是：除去原缝上旧的止水橡胶带等失效的设置，然后填入塑性防渗材料，再安装新的止水橡胶带。在重要部位或需进行化学灌浆的部位则增设一道止水铜片，以保证工程的可靠性和安全性。这种方法已被证明较有效。

由于防渗材料价格相对较高，塑性材料在温度较高时易流动，特别是填竖直缝时，时间稍长，防渗材料会落积在缝的下部，上部基本上已空虚。因而，必须用其他的材料将防渗材料相对固定住，这就相应增加了一道工序和工作量。止水铜片的价格较高，现场加工难度较大，安装繁琐且时间长。如果在需进行化学灌浆等有抗压要求的部位不设止水铜片，则缝中的防渗材料和止水橡胶带会因灌浆压力而遭到破坏。

五、结构缝的处理技术

1、混凝土裂缝注浆技术。自从坏氧树脂类高分子材料被用于混凝上建筑物裂缝修补工程后，至今它已经成为仅次于钢材和水泥的第三种材料被广泛应用。以往传统方法是靠人工控制将树脂浆液注入裂缝内。当环氧浆液黏度大，裂缝宽度较小时，这种修补方法并不一定十分成功。由日本引入一种“壁可”注浆技术，则是通过橡胶管的弹性收缩压力自动完成注浆，缓慢均匀地灌浆压力可将缝隙中的空气压人混凝土毛细管中，并通过混凝上的自然呼吸作用排出，有效地避免了气阻现象。在无人看管的情况下，注浆管靠内部压力可以持续很长时间自动注浆，需要人工操作的只是用泵将浆液压入到注射管内。

2、钢板及碳纤维补强加固新技术。碳纤维补强加固技术是利用高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用坏氧树脂浸渍形成碳纤维增强复合材料片材，将片材用专用环氧树脂胶黏贴在结构外表面受拉或有裂缝部位，固化后与原结构形成一整体，碳纤维即可与原结构共同受力。由于碳纤维分担了部分荷载，就降低了钢筋混凝土结构的应力，从而使结构得到补强加固。

六、结束语

结构缝是水利建筑物混凝土结构中普遍存在的一种现象，它不仅会降低水利建筑物的抗渗能力、使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀、混凝土的碳化和缩短材料的耐久性，这些因素都会破坏水利建筑物的承载能力。因此，必对混凝土裂缝进行深入的调查研究，在工程中采取有效的预防措施，以保证水利工程建筑物的构件的安全、稳定。

参考文献

[1]谢梅良.水利工程混凝土渗漏的原因分析和防治措施[M].北京电力高等专科学校学报.2010，10.

[2]李树国，孙喜龙.水工混凝土裂缝的成因及预防措施[J].水利工程，2010，8.

[3] 朱龙华.论水利工程中混凝土渗漏原因及预防措施[J]. 现代商贸工业. 2011（21）