浅析水利工程混凝土结构裂缝成因及其防治措施

高莉

【摘 要】目前，水利工程绝大部分是由预制混凝土构件现场拼装或混凝土现浇完成的，而混凝土预制构件和现浇混凝土，由于种种原因，在施工过程中或建成以后会出现各种裂缝，而这些裂缝会不同程度地影响水利工程的使用功能，甚至导致严重损毁。对此，务必引起我们高度重视，认真分析裂缝成因，并研究制定出有效的防治措施来。

【关键词】混凝土裂缝；温度裂缝；防治措施

混凝土是水利工程中极其重要而常用的材料，但由于混凝土是一种由砂石、水泥、水及外加剂等混合而成的非匀质材料，在凝结硬化过程中和工程建成投入使用后，很容易因砼干缩、气温变化、不均匀沉降等种种原因而发生各种裂缝，从而不同程度地影响水利工程的正常使用，甚至导致严重毁坏。对此，我们应认真分析裂缝成因，并研究制定出有效的防治措施来。

1 水利工程混凝土结构塑性收缩裂缝成因及防治措施

塑性收缩裂缝是指在混凝土浇筑后、终凝前，其表面因失水较快而产生的收缩，主要原因是：终凝前，由于高温或较大风力影响，其表面水分蒸发过快，造成内部毛细管中产生较大负压而使其体积急剧收缩，因而在混凝土表面产生龟裂，这在表面积较大的薄壳、筏板基础、坝身等上面较为常见。防治措施：一是，选用收缩量较小的水泥，如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等，并减少水泥用量，掺加适量优质粉煤灰；二是，严格控制水灰比，掺加高效减水剂，以增加混凝土的塌落度，减少水泥用量和用水量；三是，在浇筑混凝土前，必须将基层或模板均匀浇水湿润；四是，浇捣完毕应及时用塑料薄膜或草帘将混凝土表面覆盖，浇水养护7～14天；五是在高温和大风天气，必须设置遮阳和挡风设施，防护其表面，并及时保湿养护。

2 水利工程混凝土结构干缩裂缝成因及防治措施

干缩裂缝常出现在混凝土养护结束后，或混凝土振捣结束、终凝后，其产生原因主要是混凝土内外水分蒸发快慢不同，导致变形不同：混凝土表面水分蒸发较快、收缩变形较大，而内部水分蒸发较慢、变形较小，表面干缩又受到混凝土内部约束，因而产生干缩裂缝。防治措施：一是，选用干缩值较小的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；二是，控制好水灰比，掺加优质粉煤灰和高效减水剂，以减少水泥用量和混凝土干缩值；三是，严格控制混凝土施工配合比，特别是砂率不能太大，因为砂率大了会增加混凝土的干缩值；四是，加强混凝土的早期保湿养护，并适当延长保湿养护时间；五是，如果混凝土结构长度较大（如大坝、大桥、水渠等）时，应按规定在其长度方向设置伸缩缝或后浇带。

3 水利工程混凝土结构沉陷裂缝成因及防治措施

沉陷裂缝的产生主要是由于地基土质不均匀，或因回填土夯填不实，或地基进水后造成不均匀沉降，或因为模板刚度不足、模板下表面支撑间距过大或支撑底部地基土松软，导致发生不均匀下沉等，特别是在冬期施工时，如模板支撑在冻土层上，冻土融化后支撑发生不均匀下沉，导致混凝土结构出现裂缝。这种沉陷裂缝大多为贯通性裂缝，对结构承载力和耐久性危害极大。防治措施：一是，在架设模板立柱前，务必对松软地基土、填土地基进行认真的夯实和加固处理，并在立柱下加设厚度不小于5厘米的通长垫板；二是，要确保模板及其立柱支撑有足够的强度、刚度和稳定性，对大跨度现浇梁或水渠、渡槽的模板和立柱支撑，还应通过承载力和刚度计算后，方可确定其板厚、立柱断面尺寸和间距，而且立柱间还应设置水平和垂直支撑；三是，要防止在混凝土浇筑过程中地基土被水浸泡，使地基和支撑发生不均匀下沉；四是要按规定时间拆除模板和支撑，而且要注意拆模顺序，切忌野蛮拆模、猛撬重敲；五是如果在冻土上架设模板立柱，务必采取有效的加固和预防措施，防止因冻土融化而发生不均匀沉降。

4 水利工程混凝土结构温度裂缝成因及防治措施

温度裂缝大多发生在大面积和大体积结构表面，或昼夜温差较大的地区或季节的混凝土结构中。混凝土浇筑后，在其硬化过程中，由于水泥的水化热在混凝土内部大量积聚而不易散发出去，导致内部温度急剧上升，形成混凝土内外较大温差，使混凝土表面产生很多不规则裂缝，这就是常见的混凝土温度裂缝。防治措施：一是，尽量选用低水化热或中低水化热水泥，比如矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥；二是，减少水泥用量，掺加适量优质粉煤灰，既可节省水泥、减少水化热积聚又可减少用水量和减少塑性收缩值；三是，降低水灰比，将水灰比控制在0.55以下；四是，改善混凝土配合比中骨料级配，降低砂率并掺加适量高效减水剂，以减少用水量和降低水化热；五是，改善混凝土的施工工艺，如在夏季浇筑混凝土时，掺加带小冰块的拌和水，以降低混凝土的入模温度，在大体积混凝土内部设置冷却水管，用通冷水的方法降低混凝土内部的温度，或采用分层、分区浇筑混凝土，以利于内部水化热的散发和减小对混凝土的约束；六是，加强对混凝土浇水养护，以保持混凝土内外温差不超过25摄氏度，七是，在混凝土结构表面，配置少量小直径钢筋网片，或掺入纤维材料，以防止其表面出现温差裂缝。

5 其他原因引起的混凝土结构成因及防治措施

混凝土内部碱骨料反应和钢筋锈蚀引起的裂缝也是水利工程混凝土结构中常见的裂缝，这是由混凝土内部化学反应而引发的裂缝，因为：混凝土各组成材料加水拌和后，会产生一些碱离子，这些碱离子与混凝土中某些活性骨料产生化学反应，并吸收周围环境中的水分而使体积增大，造成混凝土膨胀、疏松开裂。这种裂缝一般出现在混凝土结构使用阶段，一旦出现这种裂缝，混凝土中的受力钢筋很快会被空气中的水分侵蚀、生锈、断面变小，直至混凝土结构构件丧失承载力。

防治措施：一是，选用低碱水泥和低碱或无碱砂石骨料；二是，掺加无碱掺合料，如粉煤灰，来抑制碱骨料反应；三是，施工时采取有效措施，确保受力钢筋的混凝土保护层厚度，比如用混凝土垫块，把受力钢筋网支设好，采用钢筋马凳将现浇结构板上表面与侧边结构交接处的负弯矩钢筋支设好，以确保其在浇捣混凝土时不被踩踏或下沉；四是在受力钢筋表面涂刷防腐涂料，使其免受锈蚀。

6 水利工程混凝土结构常见裂缝的治理方法

水利工程混凝土结构竣工验收、投入运行后出现各种裂缝时，可以根据结构性质和裂缝对其影响程度，采取相应的治理方法。

6.1 表面修补法

这是一种简单而又常用的修补方法，适用于对结构承载力无多大影响的表面裂缝以及较深裂缝的处理，方法是：在裂缝表面涂刷素水泥浆、环氧树脂胶泥，或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，当然，在涂刷之前，应对裂缝表面进行清扫和冲洗，干燥后方可涂刷。为防止裂缝处理后继续开裂，可在处理后的裂缝表面粘贴玻璃纤维网格布等加以保护，最后再作饰面。

6.2 灌浆、嵌缝封堵法

此法适用于对结构整体性有影响的或有防渗要求的混凝土构件裂缝的修补。它是利用加压设备将胶结材料压入混凝土裂缝中，胶凝材料硬化后与裂缝两侧混凝土连成一个整体，从而达到堵缝和加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化工原料。

6.3 结构加固法

当裂缝影响到混凝土结构受力性能时，就要考虑采用结构加固法对混凝土裂缝进行处理了。常用的结构加固处理方法有：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢加固、粘贴钢板加固，采用预应力法对构件予以加固、在构件上增设支点加固法，以及用喷射混凝土对构件作补强处理的加固法等。

6.4 电化学防护法

此法是利用施加电场后在介质中的电化学作用来改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以实现钢筋防锈目的，其中阴极防护法、氯盐提取法和碱性复原法就是电化学防护法中最常用的三种方法，效果都很好。

[责任编辑：侯天宇]