浅析水利工程混凝土施工裂缝产生的原因及防治措施

杨海波++赵鹏程

1 水利工程混凝土结构裂缝产生的原因

按裂缝产生的原因划分有：由外荷载引起的裂缝；由变形引起的裂缝；由施工操作引起的裂缝。水工建筑物产生裂缝的主要原因如下：

1.1大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发，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。

1.2混凝土在硬化的过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝。

1.3在厚度较大的构件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂縫。

1.4当有约束时，混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。

1.5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，体积增大3倍，从而使混凝土胀裂产生裂缝。

1.6在炎热的大风天气，混凝土表面水分蒸发过快，造成混凝土内部水化热过高，在混凝土浇筑数小时仍处于塑性状态，易产生塑性收缩裂缝。

1.7构件超载产生的裂缝。

1.8当结构的基础出现不均匀沉陷，就有可能会产生裂缝，随着沉陷的发展，裂缝会进一步扩大。

1.9当钢筋混凝土处于不利环境中，例如：侵蚀性水，由于混凝土保护层厚度有限，特别是当混凝土密实性不良，环境中的氯离子等和溶于水中的氧离子会使混凝土中的钢筋生锈，生成氧化铁，氧化铁的体积比原来金属的体积大得多，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压，使混凝土胀裂。

2 水利工程混凝土裂缝的危害

混凝土裂缝将使水工建筑物产生渗漏，渗漏的结果，一方面在压力水作用下使裂缝逐步扩宽和发展；另一方面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。根据调查，由裂缝引起的各种不利结果中，渗漏水占60%。

由于混凝土碳化会加剧混凝土收缩开裂，导致混凝土结构物破坏。混凝土裂缝的存在，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，这就是常说的混凝土碳化。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。混凝土的裂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。

综上所述，混凝土裂缝会降低混凝土结构物的结构强度和整体稳定性。轻则影响建筑物的外观和正常使用，严重的贯穿性裂缝甚至可能导致混凝土结构物的完全破坏。

3 控制混凝土裂缝的具体措施

3.1混凝土配合比的优化设计：掺入粉煤灰，选择减水剂，保证泵送流动度。采集原材料进行试拌，尽可能地减少水泥用量，添加Ⅰ级粉煤灰，将水胶比控制在规范允许的范围内，粗骨料采用二级配。

3.2原材料的选择：砂料细度模数控制在2.4以上，含泥量控制在1%内。碎石针片状控制在10%以内，含泥量控制在1%内，尽可能使用低水热化水泥，控制原材料的质量不使混凝土产生收缩。

3.3施工安排：混凝土的浇筑尽可能避开高温、曝晒、多风、降温的天气，若需要上述条件下施工时必须有相应遮挡、保温措施。

3.4施工过程控制：一是二次振捣法消除混凝土沉缩裂缝。二是二次压光消除混凝土塑性收缩裂缝。此种裂缝是混凝土表面水分散失引起的，发生在混凝土初凝至终凝期间，消除此种裂缝应使用机械抹光机进行大面积、高强度的提浆抹光，然后使用机械收光机进行大面积、高强度的收光，将极大地提高混凝土的平整度和表面强度，在混凝土终凝前再进行二次人工抹压收光。

3.5控制约束裂缝的措施：在混凝土内外温差过大、气温骤降时，及时采取保温、保湿措施，加强测温和气温预报，做到防护及时。

3.6混凝土干缩裂缝的控制措施：加强振捣使之密实，清除混凝土中的泌水，加强表面的抹压收光，掺加优质粉煤灰，降低水灰比，可有效地控制混凝土湿胀干缩裂缝产生。

3.7混凝土内部的温度控制：大体积混凝土内部埋设热电耦测温，掌握混凝土内部的温升变化及内部最高温度的发生时间，通过蓄热保温使混凝土内外温差控制在25℃以内。常采用两层农膜加干铺两层草袋的做法。

3.8混凝土的养护和表面保护：良好的养护可使混凝土保持或接近饱和状态，水化作用速度最大，也是控制混凝土裂缝发生的措施之一，一般保温、保湿养护不得少于14d。

4 水利工程构筑物已产生裂缝的修补方法

4.1充填法： 对于裂缝宽度大于0.5mm的裂缝，沿裂缝处凿成“U”形或“V”形槽，槽顶宽约10cm，在槽中充填密封材料。充填材料采用水泥砂浆、环氧砂浆、弹性环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等。

4.2注入法： 注入法分压力注入法（灌浆法）与真空吸入法两种。灌浆法适应于较深较细的裂缝，而真空注入法则利用真空泵使缝内形成真空，将浆材注入缝内，该方法适应于各种表面裂缝的修补。

4.3表面覆盖法： 在细微裂缝表面上涂膜，以提高其防水性及耐力性为目的的修补方法。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法。□

（编辑/刘佳）