水利工程中混凝土裂缝的处理技术

汤忠学

（安徽水利开发股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 前言

在大型的水利工程建筑中，由于混凝土的价格低廉、硬度高强、耐腐蚀、老化缓慢、可塑性强的优点，得到广泛的应用。但是由于水泥的一些固有的特性，以及各种辅料、施工工艺及外界环境等原因的影响，大体积混凝土的裂缝在所难免。一直以来裂缝是水利工程混凝土最常见的缺陷之一，据统计很少有混凝土建筑物没有裂缝。裂缝的出现，轻者影响建筑物的美观和寿命，重者破坏建筑物的完整性和安全性。因此必须对水利工程混凝土的裂缝现象给予足够重视，分析产生裂缝的原因，选择好处理方案，控制和减少裂缝的危害。

2 裂缝的主要原因

2.1 裂缝的分类

2.1.1 按裂缝的安全危害性分类

危害性裂缝，该裂缝使建筑结构的强度和稳定安全等系数降低到临界值或以下；重要裂缝，该裂缝使建筑强度和稳定安全系数有所降低；一般裂缝，该裂缝使得对建筑物强度和稳定性安全系数降低较小。

2.1.2 按裂缝对建筑物耐久性分类

对建筑物有实质性危害的裂缝，可降低结构耐久性的裂缝；对建筑无实质性危害的裂缝，可随结构温度趋于稳定而闭合或仅对结构美观有所影响，但不降低建筑物耐久性。

2.1.3 按裂缝的方向、形状分类

可以分为水平裂缝、垂直裂缝、横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝以及放射状裂缝等。

2.1.4 按裂缝深度划分

可划分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝。

2.2 裂缝的主要成因

2.2.1 混凝土的热学性能

包括导热系数、导温系数、比热、热膨胀系数、绝热温升等。其中热膨胀系数值直接关系到温度收缩应力，与骨料的岩性关系密切，例如石灰岩的热膨胀系数较小，石英岩的热膨胀系数较大，在相同的温差作用下，两者温度应力可相差一倍。

2.2.2 混凝土的力学性能

包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量、极限拉伸值、徐变度、自身体积变形等。其中自身体积变形值主要取决于水泥中的矿物成分，水泥品种不同、自身体积变形有正有负。自身体积变形为正表示体积膨胀，有利于防止裂缝，自身体积变形为负表示体积收缩，会给大体积混凝土裂缝带来不利影响。

2.2.3 施工工艺的影响

大部分工程混凝土的原材料在搅拌、运输、平仓振捣、养护和表面保护等环节上，没有得到足够的重视和严格的控制，造成混凝土质量差、强度不均匀、降低了混凝土的抗裂能力。

2.2.4 工程运行的影响

工程运行不当也会产生裂缝，工程结束后产生的裂缝一般与工程设计、工程施工密切相关。工程运行条件恶劣也可造成裂缝。

3 裂缝的处理技术

3.1 表面处理

表面处理技术的目的是为了进行缝口封闭，以防止渗漏和钢筋锈蚀。该技术主要包括沿缝口凿槽嵌缝、缝口贴橡皮板、缝口涂刷、高分子聚合物缝口浸渍。

（1）缝口凿槽嵌缝技术。对平面上的表面浅层裂缝常用的凿槽法处理，即在裂缝两侧用风镐、风钻或人工将混凝土凿至看不到裂缝为之。当深度小于20厘米的裂缝，可不采用其他措施；当裂缝超过20厘米时，可在槽内铺涂砂浆抹平，表面上可以再铺设钢筋。

（2）缝口贴橡皮板技术。缝口贴橡皮板主要用于处理挡水坝段迎水面裂缝，防渗效果好，由于橡皮弹性好和抗渗性能优越，用以修补尚未稳定的裂缝为宜；常用的橡皮板厚度越为5毫米，为粘贴牢固，橡皮表面应先用钢丝刷刷毛进行表面凿毛。

（3）缝口涂刷技术。该技术适用于挡水大坝上游裂缝防渗。一般坝体裂缝采用沥青席防渗层，先将坝体疏松层凿除，涂抹清底油，然后铺上沥青席做防渗层，在其上浇一层混凝土，以便对沥青席起保护作用。同时可对大坝空腔进行保温，在原封腔板面铺设厚度为15厘米的沥青膨胀珍珠岩，其上再铺设沥青席做防渗层。

（4）开槽法修补裂缝技术。该技术修补较宽裂缝大于0.5毫米，采用环氧树脂：10，聚硫橡胶：3，水泥：12.5，砂：28。首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后，将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中，再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。

（5）表面覆盖法修补技术。该技术是一种在微细裂缝的表面上涂膜，以达到修补混凝土微细裂缝的目的。分覆裂缝部分及全部涂覆两种方法，这种方法的缺点是修补工作法深入到裂缝内部，对延伸裂缝难以追踪其变化。表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异，常采用弹性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。工时，首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛，清除表面附着物，用水冲洗干净后充分干燥，然后用树脂充填混凝土表面的气孔，再用修补材料涂覆表面。

（6）高分子聚合物缝口浸渍技术。浸渍是高分子材料的复合单体聚合作用，对混凝土表层产生浸渍渗入，强化低强混凝土表面，同时使表面浅层裂缝的缝口粘合。

3.2 灌浆处理技术

灌浆技术是混凝土裂缝内部补强最重要的方法，应用最广，主要用于深层及贯穿裂缝补缝。灌浆技术的目的是为了恢复结构的整体性和设计应力状态。

（1）水泥灌浆技术。由于水泥是一种颗粒型材料，经水搅拌后的水泥浆是一种悬浊液体，在其凝固过程中体积发生收缩，硬化后在缝内留下一条隙缝。当隙缝较小时，水泥颗粒是无法灌入的，故水泥浆仅用于灌注宽度大于2毫米的裂缝。灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。

（2）低压注浆法修补技术。该技术适用于宽度为0.2-0.3毫米的混凝土裂缝修补。修补工序如下：裂缝清理“试漏”配制注浆液“压力注浆”二次注浆“清理表面”。当裂缝数量较多时，先要在裂缝位置上贴医用白胶布，再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝，约10分钟后，粘贴注浆嘴用键包严。固化后周边可能有裂口，必须反复用浆补上，以避免注浆漏浆。注浆操作一般在粘嘴的第二天进行，若气温高的话，半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液，插入注浆嘴，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆嘴压入裂缝，当相邻的嘴中流出浆液时，就可拔出补缝器，堵上铝铆钉。为了保证浆液充满，在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补浆。

（3）嵌缝封堵法。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

（4）化学灌浆技术。化学浆是一种真溶液，渗透性能好，系当前进行混凝土裂缝灌浆的主要材料。其所用浆材主要有环氧、甲凝以及丙凝浆液。化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。

4 总结

混凝土裂缝是混凝土结构建筑中普遍存在的一个现象，这种裂缝的出现，一方面不仅影响到建筑的外部景观，另一方面还能降低建筑物的抗渗能力，引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，严重影响建筑物的承载能力。因此，要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展。

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