水利工程混凝土裂缝成因及对策

郭玲玲

摘 要：近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，在一定的范围内也是可以接受的，只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内，对水工建筑物安全是不会产生不良影响的。为此，本文主要就水利工程混凝土裂缝成因作了具体的分析，并提出了相关的解决对策，以供参考。

关键词：水利工程；混凝土裂缝；成因；对策

引 言：在水利工程中，混凝土裂缝却成为常见的工程病害，它使裂缝使水工混凝土建筑物产生渗水、降低耐久性和对混凝土内部的钢筋材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土结构的承载力、使用价值等。可以说，混凝土裂缝对混凝土结构物的结构强度和稳定性具有直接的影响。

1 水利工程混凝土裂缝危害

1.1 影响结构整体性

水利工程混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害，贯穿裂缝和深层裂缝会破坏结构的整体性，改变混凝土的受力条件，从而使局部甚至整体结构有发生破坏的可能，严重影响建筑物的质量。剪切裂缝多发生在支座或者较大集中荷载附近，早期温度裂缝直接影响钢筋混凝土构件的完整性。当结构出现贯穿性裂缝时，要恢复结构的整体性就非常困难。混凝土早期表面裂缝在以后气温骤降形成的温度应力和外力作用下，表观裂缝可发展成具有破坏性的贯穿裂缝和深层裂缝。

1.2 致使结构使用功能失常

对堆石坝混凝土面板，由于外部环境产生的早期温度裂缝通常贯穿于整个截面厚度，从而造成渗漏。对挡水建筑物而言说，裂缝渗漏水会严重影响建筑物的使用功能，虽然水量的损失本身并不严重，但裂缝的存在往往会限制蓄水位。

2 水利工程中混凝土裂缝产生的原因

2.1收缩裂缝

混凝土在硬化的过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件。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，反之有害。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。

2.2 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300～400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。

2.3 超载裂缝

构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝，构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并向上、下延伸。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扩展。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。

2.4 温度裂缝

如混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的形变超过极限引起裂缝。当有约束时，混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产牛温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象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。其走向通常无规律，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湿。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。

3 控制混凝土裂缝的具体措施

3.1 严格控制原材料的质量

在水利水电工程施工材料的选择，一定要严格控制质量，砂料的细度模数要按照工程要求控制在规定的范围内，施工材料的含泥量要在1%范围内，碎石针片状要在10%内，使用低水热化型水泥，严格控制各类原材料的质量，是尽量减少混凝土裂缝产生的根本措施。

3.2 严格控制施工过程

在施工过程中，要严格控制施工过程，振捣法是消除混凝土裂缝产生的有效办法，可以消除钢筋和粗骨料之间的水膜，消除混凝土的收缩量。

3.3 施工时间的安排

在水利水电工程施工时间的安排上，一定要避开高温、暴雨、大风等恶劣天气，这样的天气更容易引起混凝土裂缝的产生，如一定要在这样的天气下施工，就要采取具体的措施，做好混凝土的保湿措施，避免高温和暴晒。

3.4 严格控制混凝土内部的温度

在水利水电工程的混凝土施工过程中，要严格控制混凝土的内部温度，在混凝土内部安装电偶测温装置，随时掌握内部的温度变化，将混凝土的内外温差控制在25℃范围内，通过使用加盖农膜和干铺草袋等措施控制混凝土的温度。

3.5 优化混凝土的配合比方案

使用减水剂掺入粉煤灰，用水泥泵输送，这样的配合比方案可以有效地减少裂缝的产生。选择合理的粗骨料比例，改善混凝土的和易度，可以大大降低混凝土的温升，减少混凝土的收缩问题，可以很好地控制混凝土裂缝问题。

4 水林工程混凝土裂缝的的修补

裂缝修补除了要恢复防水性和耐久性为目的之外，还要从结构安全及美观角度出发进行修补，当前的修补方法主要：

4.1 充填法

對于裂缝宽度大于0.5mm的裂缝，沿裂缝处凿成"U"形或"V"形槽，槽顶宽约10cm，在槽中充填密封材料。充填材料采用水泥砂浆、环氧砂浆、弹性环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等。如果钢筋混凝土结构中钢筋已经锈蚀，则将混凝土凿开到能够处理已经生锈的钢筋部分，将钢筋除锈，再在槽中充填水泥砂浆或环氧树脂砂浆等材料。

4.2 注入法

注入法分压力注入法（灌浆法）与真空吸入法两种。灌浆法适应于较深较细的裂缝，而真空注入法则利用真空泵使缝内形成真空，将浆材注入缝内，该方法适应于各种表面裂缝的修补。灌浆材料有水泥浆材、普通环氧浆材、弹性聚氨酯浆材、水溶性聚氨酯浆材等。

4.3 表面覆盖法

在细微裂缝表面上涂膜，以提高其防水性及耐力性为目的的修补方法。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法。施工时，首先用钢丝刷将混凝土表面打毛，清理表面附着物，用水冲洗干净后充分干燥，然后用树脂充填混凝土表面气孔，再用修补材料覆盖表面。

5 结语

总之，裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，因此，我们必须要认真学习技术规范，在实践中不断总结经验，提高发现问题、分析问题、解决问题的能力。对水工混凝土裂缝要采取以预防为主的方针，尽量避免它的出现。

参考文献：

[1]马海涛.浅谈水利工程混凝土裂缝的成因与处理[J].科技信息，2011（04）.

[2]徐至钧.混凝土结构裂缝预防与修复[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]邢济伟.浅谈水利工程中建筑物结构缝及混凝土裂缝处理新方法[J].科技与企业，2012（09）.