水工建筑裂缝预防技术分析

刘大鹏

【摘 要】文章分析并总结了水工建筑施工中混凝土裂缝的几种类型、成因形式及危害，并提出了相关的预防措施及处理裂缝的相关建议和方法。

【关键词】水工建筑；裂缝；预防

1 概述

在水利水电工程施工中，混凝土是工程中使用最普遍，用量广泛的一种混合材料。虽然使用率高，但混凝土均匀性差，离散性大，特别容易产生裂缝的特性，是长期困扰着工程技术人员的难题。作者根据自己多年的施工经验，总结了水工建筑物的混凝土裂缝主要有以下几种：

1.1 收缩裂缝。混凝土微观裂缝一般肉眼看不到，它是内部固有的一种裂缝，也是不连贯的。宽度在0.05mm以下这种混凝土本身固有的微观裂缝，在荷载不超过设计规定的情况下视为无害。但宏观裂缝则要认真分析判断其形式。宏观裂缝一般则认为是宽度大于0.05mm以上的裂缝。收缩裂缝：即在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起混凝土收缩而产生的裂缝。收缩裂缝多为规则的条状，很少交叉，常发生在结构的变截面处，往往与受力钢筋平行。这种裂缝多发生在大体积的混凝土和梁、板、柱等块体构件，危害较大，尤其是暴露在大气中的构筑物影响更大。如不加以防止，很可能会造成严重后果。

1.2 超载裂缝。即混凝土构件超载使用时，造成变形、受力不均等原因产生的裂缝，一般均发生在构件受力弯矩最大的部位，成条状，但分布不像收缩裂缝那样均匀，扩展方向也相反，一般沿受力钢筋垂直方向或斜向发展。产生超载裂缝的原因，往往是在施工中构件上受到了不适当的施工荷载或者上部建筑物过早施工。

1.3 沉降裂缝。即因地基差异沉降或构件结合不良、剪应力超过设计强度而产生的一种混凝土裂缝，多见于填土地基、桩基沉降不均匀的各种基础与墙体。这种裂缝一般与地面垂直，或成30°～40°角方向发展，宽度因荷载大小而异，与沉降值成比例。沉降裂缝危害极大，并且很难处理。因此在设计上必须采取有效措施，在先期探测、施工和使用过程中斗要加强观测和巡视。

1.4 温度裂缝。温度裂缝多发生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。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

2 水利工程混凝土裂缝的防治措施

对于上述关于水利工程建筑混凝土结构裂缝的成因，可针对性的采取以下措施来进行防治处理：

2.1 由于温度变化而引发的裂缝，可以对其温度进行有效的控制，在工程施工过程中，控制温度的主要措施有：选用水化热较低的水泥；合理使用一定的外加剂，如在水泥中掺入粉煤灰、减水剂以及缓凝剂等；采用低温水来拌合混凝土；高温季节尽量避免中午进行混凝土的浇筑；对于大体积的混凝土在进行浇筑时，可采用合理的分缝分块措施，并且加强养护工作等。表1～2为在不同水泥中添加不同外加剂对水热化的影响。由表中数据可知，在水泥中掺入外加剂可有效的降低水泥的水化热，从而降低温度。

2.2 影响混凝土干缩率的最主要原因是用水量，因此施工中要尽量减少用水量，采用较大粒径的骨料以及较好的级配，严格控制水灰比，减少干缩裂缝的产生。对混凝土加强养护，使水泥充分水化，进而使水泥石中胶体减少、晶体增多，可以有效减小干缩，同时延长养护期，使混凝土强度增大。当遇到防裂要求高的工程，还可以采用养护剂，其主要作用是减少水分蒸发，确保混凝土的正常水化。养护剂的原理是在混凝土表面喷涂以形成薄膜，以防止水分蒸发，并在混凝土表面失去光泽后立即喷涂。此外，还应改善水泥性能、降低水泥用量，合理地设置伸缩缝，设置构造钢筋以保证收缩裂缝分布均匀，避免发生集中的大裂缝。

2.3 氧化是钢筋产生锈蚀的必要条件，对于钢筋的锈蚀需采取提高混凝土的抗渗性和密实度，并适当加大保护层的厚度，在混凝土表面涂刷或喷涂聚合水泥砂浆、环氧树脂、沥青等防腐层；合理选用混凝土原材料，采用耐腐蚀钢筋，避免使用碱骨料等措施，都能起到显著效果。

2.4 解决基础不均匀沉降的方法有：改善结构形式、控制施工程序、减轻结构自重等。不能仅仅靠提高结构的刚度来抵抗不均匀沉降，如果结构的自重增大，其柔韧性会变小，相应的适应不均匀沉降的能力也随之减低。在工程实践中，只有对不均匀沉降采取“放”（增强柔韧性和分缝以适应变形）“抗”（一整天刚性抵抗变形）相结合的方法进行。

3 混凝土裂缝的技术处理

经过调查分析，确认在裂缝不降低承载力的情况下，通常采取表面修补法、充填法、注入法等处理方法：

3.1 表面修补法。该法适用于缝较窄，用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用，常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料，一般可用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布。

3.2 充填法。当裂縫较宽时，可沿裂缝砼表面凿成V形或U形槽，使用树脂砂浆材料进行填充，也可使用水泥砂浆或沥青等材料。

3.3 注入法。当裂缝宽度较小且较深时，可采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法，首先裂缝处设置注入用管，其他部位用表面处理法封住，使用低粘度环氧树脂注入材料，用电动泵或手动泵注入修补。如果裂缝影响到结构安全，可采取围套加固法、钢箍加固法、粘贴加固法等结构加固法。此方法属结构加固，须经设计验算同意后方可进行。

3.4 围套加固法。在周围尺寸允许的情况下，在结构外部一侧或数侧外包钢筋砼围套，以增加钢筋和截面，提高其承载力；对构件裂缝严重，尚未破碎裂透或一侧破裂的，将裂缝部位钢筋保护层凿去，外包钢丝网一层；大型设备基础一般采取增设钢板箍带，增加环向抗拉强度的方法处理。

3.5 钢箍加固法。在结构裂缝部位四周加U型螺栓或型钢套箍将构件箍紧，以防止裂缝扩大和提高结构的刚度及承载力。加固时，应使钢套箍与混凝土表面紧密接触，以保证共同工作。

3.6 粘贴加固法。将钢板或型钢用改性环氧树脂和粘结剂，粘结到构件砼裂缝部位表面，使钢板或型钢与混凝土连成整体共同工作。粘结前，钢材表面进行喷砂除锈，混凝土刷净干燥，粘结层厚度可为1～4mm。

总结

水利工程中混凝土裂缝产生的原因有很多，对混凝土裂缝的成因进行分析，然后采取有效的防治措施，对水利工程建筑物的应用具有非常重要的现实意义和指导作用。

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