水工混凝土裂缝形成及控制修补措施

摘 要：水工混凝土经常受到各种裂缝的威胁，增加了建筑物使用过程中的修理与加固费用，影响或限制了结构的正常使用功能，并缩短结构的使用年限，影响效益和安全，造成经济损失，严重浪费资源，甚至引发社会问题。本文对水工混凝土裂缝产生原因进行了分析，并提出了质量控制措施。

关键词：水工混凝土；成因；控制措施；修补

0.序言

由于病害的影响，很多水工混凝土建筑物的耐久性受到威胁和挑战，很多以前建成的混凝土建筑物也不同程度地遭受了破坏，因此很有必要对这些病害进行分析和研究论证，探讨可行的、有效的处理措施和预控方案，并且在工程建设过程中做好宣传教育和引导工作。裂缝是水工混凝土建筑物最普遍、最常见的问题之一。水工混凝土建筑物各种病害、缺陷，大多始发于或显露于结构外表面，如裂缝、破损、磨蚀、渗漏、钢筋锈蚀以及结构外观变形等。我们必须确保混凝土质量，减少病害隐患及威胁，提高水工混凝土耐久性。

1、水工混凝土裂缝形成问题

水工混凝土裂缝成因很多，主要归纳为以下几点：

1.1地基不稳定引起的裂缝。地基的冻胀、沉陷等使水工混凝土产生裂缝。

1.2构件超载产生的裂缝。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。大多产生于横梁、板等。

1.3水泥凝结或膨胀不正常引起的裂缝。如水泥安定性不稳定，水泥中含有生石灰或氧化镁，这些成分在和水化合后出现体积膨胀，产生裂缝。也就是人们常说的材料的伸缩裂缝。

1.4水灰比、塌落度过大，或使用过量粉砂引起的裂缝。混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感，基本上是水和水泥计量变动对强度影响的叠加。因此，水、水泥、外掺混和材料、外加剂溶液的计量偏差，将直接影响混凝土的强度。

1.5化学反应引起混凝土开裂。例如，混凝土在施工过程中材料里有碱性物质引起混凝土体积膨胀而产生裂缝；氯离子的侵蚀引起钢筋锈蚀，也会造成混凝土开裂。

1.6混凝土施工过分振捣，模板、垫层过于干燥引起的裂缝。混凝土浇筑振捣后，粗骨料沉落，挤出水分、空气，表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落，造成表面砂浆层，它比下层混凝土有较大的干缩性能，待水分蒸发后，易形成凝缩裂缝。而模板、垫层在浇筑混凝土之时洒水不够，过于干燥，则模板吸水量大，引起混凝土的塑性收缩，产生裂缝。

1.7温度变化引起的裂缝。混凝土引起收缩的原因很多，硬化初期主要是由于水泥的水化作用，形成一种新的水泥结晶体，这种结晶体化合物较原材料体积小，因而引起混凝土体积的收缩，即凝缩。后期主要是混凝土内自由水蒸发而引起的干缩。而且，如果混凝土处在一个温差变化较大的环境下，将会使其收缩更为加剧。

1.8养护条件引起的裂缝。养护是使混凝土正常硬化的重要环节。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下，混凝土硬化正常，不会开裂，但只适用于试块或是工厂的预制件生产， 现场施工中不可能拥有这种条件。现场混凝土养护越接近标准条件，混凝土开裂可能性就越小。

2、水工混凝土裂缝控制措施

2.1设计方面。

在设计上要注意到那些容易开裂的部位，如深基与浅基、高低跨处等，应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节，在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且在浇筑方便的情况下，钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。

2.2施工方案与预防方面。

采取良好的施工方案与预防措施，对控制混凝土裂缝着很大的关系。施工方案主要应确定一定的浇筑量，施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割，最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外，分层位置即水平施工缝设留位置也应加以注意。一般来说，应尽量留在变截面处，或远离受拉钢筋部位而设在混凝土的受拉区，确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工，则应采取材料降温措施来控制混凝土入模温度。

2.3施工质量方面。

由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在90%以上，如果在施工阶段控制住了裂缝，则在使用阶段开裂的可能性也就小了。因此，施工阶段是裂缝预防的主要阶段，在施工阶段要注意以下几个问题：混凝土要有合适的配合比，选择合适的配合比，不仅要满足强度要求、施工要求，还要考虑从防止产生裂缝的需要出发。适当的选择好水灰比，在满足强度的原则下，尽可能减少水泥用量。钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固，以免施工中发生变形。钢筋上的污物和氧化层要清除，以免影响黏结力。浇筑和振捣操作要合理，特别是振捣操作技术往往不被人们所重视。振捣不足就无法保证混凝土应有的密实度，过分的振捣则对水泥混凝土均匀有害，要恰到好处。

2.4养护方面。

养护的目的是使混凝土正常硬化，强度增长，不受或少受外界影响。

3、裂缝常见修补方法

裂缝修补除了以恢复防水性和耐久性为主要目的外，也可从结构安全及美观角度出发而进行修补。在满足修补目的的前提下，还必须考虑经济性、明确修补范围及修补规模等。混凝土裂缝的修补方法很多，归纳起来主要有三大类。

3.1填充法

此法适合于修补较宽的裂缝（裂缝宽度大于0.5mm）。具体做法是沿裂缝处凿U形或V形槽，槽顶宽约10cm，在槽中填充密封材料。充填材料可用水泥砂浆、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，则将混凝土凿除到能够充分处理已经生锈的钢筋部分，将钢筋除锈。然后进行防锈处理，再在槽中充填聚合物水泥砂浆或环氧树脂砂浆等材料。对于活缝，沿裂缝走向开一个U形槽，槽底垫一层与混凝土不粘的材料，再填充弹性嵌缝材料，使其与槽两侧粘结。这样嵌缝材料沿槽的整个宽度可自由变形，裂缝发生张拉变形时，不会把嵌缝材料拉开。

3.2注入法

注入法分为压力注入法与真空吸入法2种。压力灌浆法适用于较深较细的裂缝，而真空注入法是利用真空泵使缝内形成真空，将浆材吸入缝内，该法适用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、弹性环氧浆材等。

3.3表面覆盖法

这是一种在微细裂缝（一般宽度小于0.2mm）的表面上涂膜，以提高其防水性及耐久性为目的的修补方法，分为涂覆裂缝部分及全部涂覆2种方法。这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部，对延伸裂缝难以控制其变化。表面覆盖法所用材料视修补目的及其建筑物所处环境不同而异，通常采用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。施工时，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。

4、结语

水工混凝土的耐久性直接关系到工程的使用寿命、加固费用、效益发挥和运行安全。因此我们要不断学习，总结经验，提高对水工混凝土的常见裂缝成因的判断能力及防治修补技术，确保工程质量。

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