水利工程混凝土裂缝的分析及处理

水利工程混凝土裂缝的分析及处理

陈开全1丁洪波2

单位名：湖南省永顺县水利局

摘要：水工混凝土裂缝是水利工程施工中的常见疾病，裂缝的产生将会影响工程的使用寿命和使用安全，对整个建筑物的影响是巨大的，严重时还可以引发工程质量和安全事故。因此，对混凝土产生裂缝的原因进行分析，并找出解决的对策是必要地。本文分类阐述了水工混凝土产生裂缝的原因，并针对其原因探讨了水工混凝土裂缝的防治措施，而且进一步提出了水工混凝土裂缝常见缺陷的修补方法。

关键词：水工混凝土裂缝；措施分析；处理

混凝土在现代工程建设中占有重要地位，而混凝土的裂缝较为普遍，特别是在水利水电工程建设中，混凝土裂缝几乎无处不在。尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有发生。究其原因，人们对混凝土温度应力的变化注意不够是原因之一。在大体积混凝土中，温度应力是产生裂缝的主要因素之一，这就反映了混凝土施工温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因，首先，在施工中混凝土胶结材料产生水化热，结构产生温度应力而出现温度裂缝，影响结构的整体性和耐久性；其次，在工程运行过程中，温度的变化对结构的应力状态具有显著的、不容忽视的影响。目前人们遇到的主要是施工中产生的温度裂缝，本文对混凝土施工中裂缝的成因和处理措施作如下初步探讨。

一、水工混凝土裂缝的成因分析

根据工程实践的结果来看，混凝土产生裂缝的原因是多样化的，其影响因素也不尽相同。从内部原因来看:混凝土本身的质量不合格，或者配比的比例出现问题；水温的原因引起混凝土的体积发生变化，使其缺乏相应的承压能力；结构不科学引起的力度不均匀；分缝分块不恰当，对外界的压力和重力难以承受等。

其外部原因主要有:外界的环境和温度引起混凝土的变形；基础不均匀沉陷和外荷超载等。当然，裂缝的产生通常是一个主要原因加上其他原因的综合作用而产生的。

1、收缩裂缝

混凝土在凝固的过程中，会逐渐散热和蒸发，这是引起混凝土体积收缩的主要原因，尤其是一些大体积的混凝土。如果混凝土在收缩时受到外界环境的约束，就会自然的形成收缩应力，当这种应力超出当时混凝土极限抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。

裂缝是混凝土建筑物最常见的病害之一。裂缝是材料的不连续现象，属于物理性病害，是水工混凝土耐久性的首要影响因素。裂缝的出现，多数在施工期就存在，有的虽然在施工期以后，也多在运行初期5-10年以内，不是由于运行期长工程老化问题，而是早期的问题。裂缝的存在直接导致混凝土抗拉性能的降低，裂缝也会引导有害物质进入混凝土内部，造成钢筋锈蚀，甚至混凝土结构破坏。对于水库蓄水发电和灌溉来说，挡水混凝土结构的裂缝会直接引起渗漏，如果渗漏量达到一定程度，就直接危及工程的蓄水能力；对于混凝土重力坝来说，如果裂缝达到一定贯穿深度和宽度，会引起坝体扬压力的急剧增长，削弱坝体的抗滑能力，对结构抗震非常不利、甚至会对整个坝滑能力，对结构抗震非常不利，甚至会对整个坝体的结构稳定和安全造成威胁。

2、温差裂缝

由于混凝土内部和外部之间产生温差，此时形成的裂缝叫温差裂缝，其原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。在温度正负交替过程中，混凝土微孔中的水成为结冰或过冷的水，体积膨胀产生冻胀压力，过冷的水迁移产生渗透压力，当两者的附加作用力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就遭受破坏。温差裂缝主要有三种情况:首先是水工混凝土在施工初期，产生大量的水化热，内外的温差使其产生裂缝；其次是混凝土拆模前后，混凝土表面的温度会急速下降，裂缝产生；第三是由于混凝土内部温度到达极限，但是热量散发慢，而产生温差裂缝。施工中的大体积混凝土，主要是由于温差产生裂缝，诸如水工大坝、分洪闸、拦河坝等体积水工混凝土更易发生此类裂缝。

3、安定性裂缝

安定性裂缝主要是龟裂，通常是因为混凝土的质量不合格引起的。另外，钢筋因为外界的腐蚀也会引起混凝土裂缝。

二、水工混凝土裂缝的防止措施

提高混凝提的抗裂性，改善混凝土的整体性能，主要措施是提高抗裂能力，加强养护，预防表面的干裂，这是确保混凝土的质量，防止裂缝的重要措施之一。从众多的工程实践中，我们可以看到，通过改善混凝土性能可以减少裂缝的产生，但是当裂缝发生后，要重新恢复混凝土的整体性能却是十分困难的，因此，要在施工过程中积极采取防止裂缝的措施。

1、科学的混凝土配合比

在工程设计时，为了保证混凝土有较好的工作性能，应在科学的条件下减低混凝土配比的用水量，使用“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)、一高(高粉煤灰掺量)”的设计要求，配比出高强度、高韧性的抗裂混凝土。在施工的时候更好控制好配比，要严格按照施工要求进行混凝土配比，同时要重视检查，不流于形式。

2、混凝土养护要适当

在混凝土拆模后要挂草帘或铺草浇水，以便养护保湿。初浇注的混凝土就好像刚刚出生的婴儿，要加倍的关心和爱护。混凝土的保养不仅是为了预防初期产生裂缝，还能促进混凝土后期的稳定，保障其承压能力和强韧度。对于混凝土的养护，在现代水利工程施工中，都需要得到充分的认识和重视。

由于钢筋锈蚀是氧化反应，氧化是产生锈的主要原因，因此，加强混凝土的密实度，防止空气进入，加强混凝土表面的保护层厚度，预防氧化。在混凝土表面喷涂或涂刷聚合水泥砂浆、沥青、环氧树脂等防腐层。选择抗腐蚀性强的钢筋材料和混凝土材料，避免使用碱骨料等措施，对防止混凝土裂缝有较好的效果。碱骨料化学反应对结构的耐久性影响很大，为控制碱骨料的化学反应，最好选择优质骨料和低含碱量的水泥以及中性拌和水，在提高混凝土密实度的同时合理降低水灰比。

3、解决混凝土的基础不均匀沉降

解决方法有减轻结构的重量，合理安排施工的工序，改善混凝土结构等。如果只简单的依靠减轻结构重量来控制沉降，只会使整个结构的自身重量加大，稳定性不强，会加重不均匀的沉降。在工程实践中，应以抵抗不均匀沉降为主要保护措施。

4、塑性收缩裂缝的预防措施