浅谈水闸工程混凝土裂缝的预防与处理

浅谈水闸工程混凝土裂缝的预防与处理

在近几年，水利工程施工中混凝土产生裂缝的越来越多，因此，对混凝土裂缝的事先预防，以及事后的修补处理是水利工程面临的一次严峻考验，应引起足够的重视。

标签水利工程；混凝土裂缝；预防措施；修补措施

20世纪70年代以前修建的水闸，裂缝主要出现在闸室底板面层，且多数为顺水流方向的表面裂缝。究其原因：主要是当时水泥与钢材供应紧张，设计中只能采用较低标号的混凝土，配筋率也较低，有的甚至是少筋混凝土或素混凝土结构。近几年修建的水闸，闸室底板裂缝出现的几率减少了，但闸墩或岸墙、翼墙裂缝的出现几率却有增加的趋势，尤其是使用商品混凝土后，而且多数为竖向裂缝（贯穿性裂缝不多）。

根据对珠三角一些水闸裂缝情况进行调查分析的资料，认为闸墩或岸墙、翼墙出现裂缝的主要原因变形作用，如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等多因素，统称为变形作用引起的裂缝问题。对于变形作用引起混凝土裂缝研究还很不成熟，国家缺乏相关规范及规程，它涉及结构设计、地基基础、施工技术、材料质量、环境状态等诸多因素，特别是泵送混凝土施工工艺的发展，使得混凝土裂缝控制的技术难度大大增加。

一、混凝土裂缝预防措施

1、结构方面

随着工程建设项目的增多和建设速度的加快，水闸闸墩长度或岸墙、翼墙的分段长度随之加长，混凝土的收缩作用也随之加大。根据混凝土结构设计规程，为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂，采取永久式伸缩的方法，根据现场调查，引起结构裂缝的原因是综合性的，结构长度是影响收缩应力综合因素之一。混凝土裂缝分为有害的及无害的两类。有害与无害的界限由使用功能而定。施工单位应当采取必要的设计及施工措施，以控制有害裂缝的产生。由于估计不足等因素，即使出现少量有害裂缝，也要通过化学灌浆处理，使其满足设计使用要求。结构所受到的外部作用分为外荷载，可看作是第一类荷载；具有十分重要的外部作用是变形作用，而第二类荷载为间接荷载。变形作用包括温度、湿度、地基不均匀沉降，在该作用下，结构的抗力取决于混凝土的抗拉性能，即抗拉强度和抗拉变形。

2、施工方面

水闸底板的浇筑时间一般在冬春季，而闸墩或岸墙、翼墙的浇筑时间间隔较

长，这时水闸底板混凝土的收缩已经基本完成，对闸墩或岸墙、翼墙墙体新浇筑的混凝土产生较大的约束作用，从而使闸墩或岸墙、翼墙墙体出现竖向裂缝由施工单位委托搅拌站向现场供应商品混凝土时，委托的技术依据只有设计院确定的强度等级，却忽略了工程特点对大体积混凝土性能的要求，这样对控制混凝土裂缝是不利的。施工单位应在混凝土浇筑部门对混凝浇筑、振捣、养护及坍落度控制做出技术方案，并严格执行，特别是对坍落度的控制更应得到搅拌站的同意。施工新浇筑混凝土养护方法有：1.潮湿养护；2.养护剂涂层；3.自动给水养护；

4.保湿养护；

5.防风；

6.实现信息化施工养护；

7.尽快回填。

3、混凝土材质方面

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。加之，近年来在混凝土浇筑中广泛使用泵送混凝土，对于一些较小口径的混凝土输送泵，因大型工程混凝土输送距离较大，为防止堵管，将混凝土水灰比加大至0.6左右，塌落度往往在18cm以上，这就要求大量增加水泥用量，致使混凝土水化热大大增加，温度应力也随之增加。

泵送商品混凝土对原材料供应有很高的技术要求。由于泵送混凝土的流动性要求与抗裂的要求相互矛盾，所以应当选取在满足泵送的坍落度下限条件下尽可能降低水灰比。目前国内搅拌站对砂石骨料的含水控制波动很大，影响了混凝土的水灰比。利用较精确的含水率测定仪或传感器，测出配料过程中的含水率，进行计算机处理，自动调整配料的水灰比，对于控制混凝土的收缩和提高抗裂是必要的。

砂石的含泥量对混凝土的抗拉强度与收缩影响很大。我国对含泥量的规定比较宽，但现在实际施工中还经常超标。有的搅拌站，虽然检验资料是合格的，但在浇捣中发现有大量泥块和杂质，这样就会引起结构严重开裂。因此在实际施工中，砂石骨料的粒径应尽可能大一些，以达到减少收缩的目的。

4、环境影响

混凝土的裂缝与环境条件（施工期和施工后）有很大关系。施工过程中应注意气温和湿度的变化。，混凝土本身是热的不良导体，在浇筑初期（一般为龄期6~20d）由于气温骤将引起表层温度急剧降温，而内部仍然维持在较高温度，限制了表层混凝土的收缩，形成了很陡的温度梯度，相当于加上一个瞬时荷载，使混凝土的徐变功能不能充分发挥出来，混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。这种裂缝，如果长期暴露，反复遭受气温骤降袭击，或由于坝体内部温度过高继续降温的结果，将在坝体内部形成非线性温度场，或在基岩部位由于均匀降温，是混凝土收缩受基岩约束，并且在表面裂缝的端部，形成应力集中，使裂缝向纵深发展。

同时，混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，往往也会导致裂缝。

二、混凝土裂缝限制标准

混凝土裂缝是不可避免的，但可以通过工程设计及施工过程的详细周密控制而大大较少，其微观裂缝是本身物理力学性质决定的，但它的有害程度是可以控制的。有害程度的标准是根据使用条件决定的，如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求，最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来，许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。

如果结构所处的环境正常，保护层厚度满足设计要求，无侵蚀介质，那么混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm；在温气及土封号为0.3mm；在海水及干湿交替中为0.15mm。当沿裂缝有害程度高时，必须处理。

三、结语

近年来，随着城市进程加快，经济的快速发展，城镇人口的增加，工业飞速发展，人民对水利工程的要求越来越高，虽然，存在裂缝并不代表本工程就不安全，但是，看见闸墙、底板还是其他部位产生裂缝，总有一种对关系国计民生的水利工程产生多多少少的质疑。设计应该缜密计算，合理分段等，最主要的是混凝土结构的施工应坚持混凝土结构施工期质量、工期严格控制的前提下，与施工期荷载、抗力有关的参量统计参数的观测调查和统计分析，以获取基于全国范围数据的分析结果.