水利施工中混凝土裂缝的防治技术

【摘 要 】近年来,我国水利基础设施建设飞速发展,在水工建筑物的建造和使用过程中,有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导致结构垮塌的报道层出不穷.本文主要针对混凝土裂缝产生的原因及相关的防治技术论述几点.

【关 键 词 】水利施工；混凝土裂缝；原因；防治技术

一、水利工程混凝土裂缝原因分析

（一）在水利工程施工中主要有在混凝土施工中温度的影响和湿度的变化；因混凝土的易脆性和不均匀性；工程结构不合理,地基基础土质不均匀、土质松软、回填土不压实再加上原材料不合格；导致支撑模板刚度变形；往下沉陷沉降等引起的沉陷裂缝.

（二）浇筑后的混凝土硬化过程中,水泥会散发出大量水化热,混凝土中心温度高,造成温度变形和温度应力,内部膨胀和外部收缩互相制约,内部和外部温度引起的温差过大所产生混凝土表面引起拉应力,并在降温期间,由于受到温差或其它的因素,当这些拉应力超出混凝土的抗裂缝能力时,就会出现温差性裂缝.如水利工程大坝、分洪闸、拦河坝等大体积混凝土更易发生此类裂缝.

（三）水利工程完工后,在混凝土养护期间易出现表面失水干缩,再加上混凝土在受到外部气候环境自然的影响,混凝土表面因受干缩变形再受到其内部约束力较大时所产生一定负压力,且混凝土没有足够的强度抵抗这一负压收缩力易导致干缩裂缝的产生.往往会降低水利工程混凝土材料的抗渗性能,使得混凝土建筑的耐久性和承载能力受到影响.

二、水利施工中混凝土裂缝主要类型

(一)干缩裂缝

在混凝土养护期结束后的两个星期左右容易出现干缩裂缝.由于混凝土易受外部条件的影响,表面水分损失的多,变形则较大；内部湿度变化小,变形则较小.较大混凝土的表面干缩变形受到内部约束,则产生较大拉应力而产生干缩裂缝.干缩裂缝多为表面性的网状或平行线状浅细裂缝,宽度多在0.05mm～0.2mm 之间,较薄的梁板中多沿其短向分布.干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性,从而进一步引起钢筋的腐蚀,严重影响混凝土的耐久性和承载力.混凝土干缩程度主要与混凝土的水灰比、水泥的成分和质量、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等因素有关.

(二)塑性收缩裂缝

在混凝土凝结之前,其表面因失水较快容易产生的塑性收缩裂缝.塑性收缩裂缝经常在干热或风力较大的天气容易出现,该裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一或互不连贯的状态.裂缝长度最短的一般为20cm～30cm,较长的裂缝可达2m～3m,宽度一般为1mm～5mm.塑性收缩裂缝产生的主要原因有：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小时,受外界条件的影响,如高温或较大风力的天气情况,导致混凝土表面失水过快,从而造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂.混凝土塑性收缩开裂的主要因素还有混凝土的水灰比、混凝土的凝结时间、外界环境温度、风速、相对湿度等.

(三)沉陷裂缝

沉陷裂缝主要是由于结构地基土质不匀、松软或回填土不实和浸水而造成不均匀沉降而产生的,模板刚度不够、模板支撑间距过大等因素也可导致沉陷裂缝,尤其是在冬季,模板支撑在冻土层上,由于天气原因冻土层解冻后会产生不均匀沉降,从而导致混凝土结构产生裂缝.此类裂缝多表现为深进或贯穿性裂缝,其裂缝走向多与沉陷情况有关,较小的裂缝一般与地面垂直或沿30°～45°角方向扩展,而较大的沉陷裂缝则有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系.

(四)温度裂缝

当混凝土的体积较大时,大量的水化热聚积在混凝土内部不易散发,从而导致混凝土内部温度急剧上升,同时混凝土表面散热较快,这样就容易形成混凝土内外较大的温差,导致内部与外部热胀冷缩程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力,当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时, 在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工后期.

(五)施工裂缝

水利工程在混凝土的结构在浇筑施工中及原材料运用配比的过程中,比如混凝土水泥材料和添加剂、沙子等没有配比混好、支撑模板在进行浇筑施工之前没有浇透水、隔离剂没有发挥作用、支撑模板吸大量的水分导至膨胀,再加上支撑位置不对等,都能引起施工裂缝的产生.

三、水利施工中混凝土裂缝的防治技术

(一)合理设计方案

确定各种混凝土的允许裂缝宽度后,根据其裂缝宽度要求进行设计,可以有效的控制混凝土裂缝的产生.同时,适当地加强构造配筋,合理地选用钢筋直径和间距.选用直径细而间距密的配筋方案,能较好的提高混凝土的抗裂性.

(二)原料质量达标

根据结构的要求选择适宜的混凝土强度等级及水泥品种、等级和级配优良的砂、石原材料,含泥量应符合规范要求.尽量避免采用早强高的水泥,同时可以适当减少水泥的用量,尽量控制在460kg/m3 以下,以减少水化热量.

(三)加强施工质量

在水利施工中混凝土裂缝的防治工作尤为重要,主要体现在对新浇混凝土的早期养护工作.以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩.主要是控制好构件的湿润养护,对于大体积混凝土,有条件时宜采用蓄水或流水养护.养护时间为14～28 天.对于较大体积混凝土,施工时应充分考虑水泥的水化热问题.除了采取必要的降温措施外,还应尽量避免水化热高峰的集中出现、降低峰值.

(四)混凝土裂缝表面修补

此方法既适用于对承载力没有影响的表面裂缝和深进裂缝的处理,同时也适用于大面积细小裂缝的防渗和防漏处理.当混凝土表面裂缝较多或分布面较广时,通常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土面层的方法进行处理.首先将裂缝附近的混凝土表面凿毛,然后沿深进裂缝凿成深15mm～20mm、宽150mm～200mm 的凹槽,再用钢丝刷配以高压水清洗并洒水湿润,然后刷一层水泥砂浆,再用1∶2 水泥砂浆分2～3 层涂抹,总厚度控制在10mm～20mm 左右,并用铁抹压密抹光.

四、搞好裂缝的后期修补工作

良好的修补可以促使混凝土保持饱和状态,增强混凝土的安全性能和耐久性.搞好裂缝的后期修补工作具体包括以下方法：

（一）表面覆盖法.表面覆盖法是在混凝土裂缝表面涂上一层薄膜,增强混凝土的耐久性及防水性.在施工时,应事先用钢丝刷将混凝土表面打毛,再用清水冲洗干净,待充分干燥后用树脂将混凝土表面气孔全部填充满,最后在混凝土裂缝表面覆盖上修补材料,如塑料薄膜或彩布条等.

（二）充填法.当混凝土裂缝宽度超过0. 5 mm时,可沿裂缝处将混凝土凿成“V”或“U”形的形槽,槽顶宽控制在10 cm,然后用密封材料填满形槽.填充材料最好选用水泥砂浆、聚合物水泥砂浆及环氧砂浆等.

（三）注入法.注入法主要包括灌浆法和真空吸入法.灌浆法一般应用于深层的细长裂缝,真空吸入法则通过真空泵促使缝内产生真空,然后将灌浆材料注入到裂缝内部.此方法对任何表面裂缝处理都适用,选用的灌浆材料主要以水泥浆材、

结束语

水利工程是关系国计民生的大事,对人们的生命财产要负责,就必须做出合格的、质量可靠的水利工程出来.而水利工程中混凝土是必备的材料,解决混凝土裂缝产生的部分技术问题,具有一定的实际意义.