劉大鵬

【摘 要】文章分析并總結(jié)了水工建筑施工中混凝土裂縫的幾種類(lèi)型、成因形式及危害，并提出了相關(guān)的預(yù)防措施及處理裂縫的相關(guān)建議和方法。

【關(guān)鍵詞】水工建筑；裂縫；預(yù)防

1 概述

在水利水電工程施工中，混凝土是工程中使用最普遍，用量廣泛的一種混合材料。雖然使用率高，但混凝土均勻性差，離散性大，特別容易產(chǎn)生裂縫的特性，是長(zhǎng)期困擾著工程技術(shù)人員的難題。作者根據(jù)自己多年的施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了水工建筑物的混凝土裂縫主要有以下幾種：

1.1 收縮裂縫。混凝土微觀(guān)裂縫一般肉眼看不到，它是內(nèi)部固有的一種裂縫，也是不連貫的。寬度在0.05mm以下這種混凝土本身固有的微觀(guān)裂縫，在荷載不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定的情況下視為無(wú)害。但宏觀(guān)裂縫則要認(rèn)真分析判斷其形式。宏觀(guān)裂縫一般則認(rèn)為是寬度大于0.05mm以上的裂縫。收縮裂縫：即在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起混凝土收縮而產(chǎn)生的裂縫。收縮裂縫多為規(guī)則的條狀，很少交叉，常發(fā)生在結(jié)構(gòu)的變截面處，往往與受力鋼筋平行。這種裂縫多發(fā)生在大體積的混凝土和梁、板、柱等塊體構(gòu)件，危害較大，尤其是暴露在大氣中的構(gòu)筑物影響更大。如不加以防止，很可能會(huì)造成嚴(yán)重后果。

1.2 超載裂縫。即混凝土構(gòu)件超載使用時(shí)，造成變形、受力不均等原因產(chǎn)生的裂縫，一般均發(fā)生在構(gòu)件受力彎矩最大的部位，成條狀，但分布不像收縮裂縫那樣均勻，擴(kuò)展方向也相反，一般沿受力鋼筋垂直方向或斜向發(fā)展。產(chǎn)生超載裂縫的原因，往往是在施工中構(gòu)件上受到了不適當(dāng)?shù)氖┕ず奢d或者上部建筑物過(guò)早施工。

1.3 沉降裂縫。即因地基差異沉降或構(gòu)件結(jié)合不良、剪應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度而產(chǎn)生的一種混凝土裂縫，多見(jiàn)于填土地基、樁基沉降不均勻的各種基礎(chǔ)與墻體。這種裂縫一般與地面垂直，或成30°～40°角方向發(fā)展，寬度因荷載大小而異，與沉降值成比例。沉降裂縫危害極大，并且很難處理。因此在設(shè)計(jì)上必須采取有效措施，在先期探測(cè)、施工和使用過(guò)程中斗要加強(qiáng)觀(guān)測(cè)和巡視。

1.4 溫度裂縫。溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。溫度裂縫的走向通常無(wú)一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯(cuò)；梁板類(lèi)長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長(zhǎng)邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。

2 水利工程混凝土裂縫的防治措施

對(duì)于上述關(guān)于水利工程建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因，可針對(duì)性的采取以下措施來(lái)進(jìn)行防治處理：

2.1 由于溫度變化而引發(fā)的裂縫，可以對(duì)其溫度進(jìn)行有效的控制，在工程施工過(guò)程中，控制溫度的主要措施有：選用水化熱較低的水泥；合理使用一定的外加劑，如在水泥中摻入粉煤灰、減水劑以及緩凝劑等；采用低溫水來(lái)拌合混凝土；高溫季節(jié)盡量避免中午進(jìn)行混凝土的澆筑；對(duì)于大體積的混凝土在進(jìn)行澆筑時(shí)，可采用合理的分縫分塊措施，并且加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作等。表1～2為在不同水泥中添加不同外加劑對(duì)水熱化的影響。由表中數(shù)據(jù)可知，在水泥中摻入外加劑可有效的降低水泥的水化熱，從而降低溫度。

2.2 影響混凝土干縮率的最主要原因是用水量，因此施工中要盡量減少用水量，采用較大粒徑的骨料以及較好的級(jí)配，嚴(yán)格控制水灰比，減少干縮裂縫的產(chǎn)生。對(duì)混凝土加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，使水泥充分水化，進(jìn)而使水泥石中膠體減少、晶體增多，可以有效減小干縮，同時(shí)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)期，使混凝土強(qiáng)度增大。當(dāng)遇到防裂要求高的工程，還可以采用養(yǎng)護(hù)劑，其主要作用是減少水分蒸發(fā)，確保混凝土的正常水化。養(yǎng)護(hù)劑的原理是在混凝土表面噴涂以形成薄膜，以防止水分蒸發(fā)，并在混凝土表面失去光澤后立即噴涂。此外，還應(yīng)改善水泥性能、降低水泥用量，合理地設(shè)置伸縮縫，設(shè)置構(gòu)造鋼筋以保證收縮裂縫分布均勻，避免發(fā)生集中的大裂縫。

2.3 氧化是鋼筋產(chǎn)生銹蝕的必要條件，對(duì)于鋼筋的銹蝕需采取提高混凝土的抗?jié)B性和密實(shí)度，并適當(dāng)加大保護(hù)層的厚度，在混凝土表面涂刷或噴涂聚合水泥砂漿、環(huán)氧樹(shù)脂、瀝青等防腐層；合理選用混凝土原材料，采用耐腐蝕鋼筋，避免使用堿骨料等措施，都能起到顯著效果。

2.4 解決基礎(chǔ)不均勻沉降的方法有：改善結(jié)構(gòu)形式、控制施工程序、減輕結(jié)構(gòu)自重等。不能僅僅靠提高結(jié)構(gòu)的剛度來(lái)抵抗不均勻沉降，如果結(jié)構(gòu)的自重增大，其柔韌性會(huì)變小，相應(yīng)的適應(yīng)不均勻沉降的能力也隨之減低。在工程實(shí)踐中，只有對(duì)不均勻沉降采取“放”（增強(qiáng)柔韌性和分縫以適應(yīng)變形）“抗”（一整天剛性抵抗變形）相結(jié)合的方法進(jìn)行。

3 混凝土裂縫的技術(shù)處理

經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，確認(rèn)在裂縫不降低承載力的情況下，通常采取表面修補(bǔ)法、充填法、注入法等處理方法：

3.1 表面修補(bǔ)法。該法適用于縫較窄，用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀(guān)和提高耐久性時(shí)所采用，常用的是沿混凝土裂縫表面鋪設(shè)薄膜材料，一般可用環(huán)氧類(lèi)樹(shù)脂或樹(shù)脂浸漬玻璃布。

3.2 充填法。當(dāng)裂縫較寬時(shí)，可沿裂縫砼表面鑿成V形或U形槽，使用樹(shù)脂砂漿材料進(jìn)行填充，也可使用水泥砂漿或?yàn)r青等材料。

3.3 注入法。當(dāng)裂縫寬度較小且較深時(shí)，可采用將修補(bǔ)材料注入混凝土內(nèi)部的修補(bǔ)方法，首先裂縫處設(shè)置注入用管，其他部位用表面處理法封住，使用低粘度環(huán)氧樹(shù)脂注入材料，用電動(dòng)泵或手動(dòng)泵注入修補(bǔ)。如果裂縫影響到結(jié)構(gòu)安全，可采取圍套加固法、鋼箍加固法、粘貼加固法等結(jié)構(gòu)加固法。此方法屬結(jié)構(gòu)加固，須經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算同意后方可進(jìn)行。

3.4 圍套加固法。在周?chē)叽缭试S的情況下，在結(jié)構(gòu)外部一側(cè)或數(shù)側(cè)外包鋼筋砼圍套，以增加鋼筋和截面，提高其承載力；對(duì)構(gòu)件裂縫嚴(yán)重，尚未破碎裂透或一側(cè)破裂的，將裂縫部位鋼筋保護(hù)層鑿去，外包鋼絲網(wǎng)一層；大型設(shè)備基礎(chǔ)一般采取增設(shè)鋼板箍帶，增加環(huán)向抗拉強(qiáng)度的方法處理。

3.5 鋼箍加固法。在結(jié)構(gòu)裂縫部位四周加U型螺栓或型鋼套箍將構(gòu)件箍緊，以防止裂縫擴(kuò)大和提高結(jié)構(gòu)的剛度及承載力。加固時(shí)，應(yīng)使鋼套箍與混凝土表面緊密接觸，以保證共同工作。

3.6 粘貼加固法。將鋼板或型鋼用改性環(huán)氧樹(shù)脂和粘結(jié)劑，粘結(jié)到構(gòu)件砼裂縫部位表面，使鋼板或型鋼與混凝土連成整體共同工作。粘結(jié)前，鋼材表面進(jìn)行噴砂除銹，混凝土刷凈干燥，粘結(jié)層厚度可為1～4mm。

總結(jié)

水利工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因有很多，對(duì)混凝土裂縫的成因進(jìn)行分析，然后采取有效的防治措施，對(duì)水利工程建筑物的應(yīng)用具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和指導(dǎo)作用。

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