馬仲義

（太谷縣郭堡水庫管理處，山西 太谷 030800）

0 引言

郭堡水庫建于小西溝、佛峪溝和象峪河交匯處，屬黃河流域汾河水系，位于太谷縣范村鎮(zhèn)王公村。建于1958年，2015年10月完成對溢洪道的改造工程。2017年對水庫126.3 m的溢洪道進行了質量檢測，發(fā)現(xiàn)在邊坡和底板處有不同程度的裂縫，呈現(xiàn)出蜂窩狀麻面。有23處具有影響的裂縫，裂縫總長55 m，其中裂縫寬度在0.2～0.4mm的約20m，其余的裂縫寬度≤0.2mm。混凝土結構裂縫，會導致渠道板面抗?jié)B能力減弱，外觀形象被損，碳化后混凝土的耐久性受到極大影響，承載能力降低。

1 裂縫產生的原因

1.1 干縮裂縫

干縮裂縫主要是出現(xiàn)在澆筑混凝土后硬化過程中，內外水分蒸發(fā)程度不同，混凝土結構產生內外溫差，內外漲縮不一致導致裂縫。因為混凝土在澆筑時，混凝土結構的表面水分受到外部條件的影響損失過快，產生的變形大，而混凝土內部由于受到外界的環(huán)境影響小，水分蒸發(fā)慢，產生的變形小，因此混凝土表面發(fā)生干縮變形，在拉應力的影響下出現(xiàn)了裂縫。影響混凝土干縮裂縫產生的因素，有混凝土水灰比、拌和成份、水泥用量、集料比例和外加劑等等。

1.2 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫主要出現(xiàn)在混凝土即將凝結期，由于外界環(huán)境的變化，使得表面水分損失過快而產生，尤其是在外界環(huán)境較熱和大風環(huán)境下。因為混凝土還沒有凝結的時候，強度較小，或者剛剛凝結而強度較弱，在高熱或者大風環(huán)境下，混凝土結構表面水分損失過快，毛細管產生的負壓導致混凝土表面壓力收縮，混凝土不具有抵抗這種收縮的能力產生裂縫，墻面上的裂縫一般為塑性收縮裂縫。影響混凝土塑性收縮開裂產生的因素，水泥的品種不同、水泥的用量、水泥的成份、水泥比例、添加的外加劑、澆筑后的養(yǎng)護方式、振搗方法以及外界環(huán)境中的溫度、風速、濕度等。

1.3 沉陷裂縫

沉陷裂縫主要原因，地基土質不均勻、土質松軟、地基回填土不結實、地基周圍受到水的侵蝕；或者在澆筑混凝土以后，對結構所處地基進行超挖，不考慮沉降量范圍，使得混凝土澆筑厚度不均勻，混凝土結構產生的抗拉能力不能抵抗產生附加應力，導致混凝土結構產生沉陷裂縫，直到地基不產生變形為止。

1.4 溫度裂縫

混凝土結構內部的溫度變化，導致產生溫度裂縫，區(qū)別于其它裂縫，主要產生的因素是溫度的變化。溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面，或溫度變化較大地區(qū)的混凝土結構中，混凝土澆筑后，水泥水化產生大量的水化熱，再加上施工季節(jié)處于夏季高溫氣節(jié)，如果施工的高溫天氣在三十八度左右，此時澆筑混凝土會使得表面溫度升高，表面水分損失迅速，內外溫度差距較大；或者外部環(huán)境急劇變化，使得混凝土結構表面溫度降低過快，從而混凝土表面收縮，由于內部和外部混凝土的約束，拉應力的產生導致裂縫。溫度變化因素有外部環(huán)境的溫度變化、混凝土的養(yǎng)護、混凝土材料與環(huán)境溫差等等。

1.5 骨料導致的混凝土裂縫

在混凝土中加入堿骨料后，堿性離子和加入混凝土的其他活性骨料發(fā)生反應，在水的作用下，體積不斷增大，導致混凝土不夠密實且出現(xiàn)開裂；砂礫過細，級配低，干縮性裂縫很容易產生；混凝土材料中含泥量比例大，導致混凝土強度大大降低，抗?jié)B能力低，從而產生裂縫。

1.6 凝縮裂縫

凝縮裂縫，是由于混凝土澆筑后過度抹平表面，水泥和細骨料過多的聚集到表面形成砂漿層導致裂縫。此外，混凝土塊表面的灰漿超出一定要求比例，也可能導致此種裂縫產生。

2 預防混凝土裂縫措施

混凝土裂縫產生的原因多種多樣，既有原材料的配合比，也有澆筑混凝土時的外界條件，還有施工過程的其他因素，可以通過加強預防措施，避免裂縫的產生。

2.1 原材料

水泥。普通硅酸鹽低堿水泥是較為經常使用的，強度等級一般為42.50。（穩(wěn)定性高，強度54～56 MPa）

粉煤灰的質量標準需要在2級以上，才能有效提高混凝土的和易性，降低水灰比。

砂要求潔凈，不含雜質，機械過篩。為了加強混凝土的抗裂強度，選用砂的細度模數(shù)通常在2.70～3.10范圍內。

石料要求直徑為5～20 mm、20～40 mm，且石料級配較好且表面粗糙，堅硬度較好。

2.2 配合比確定

采用混凝土C20 W6 F150。水膠比0.48；砂率32%；粉煤灰摻量3%；級配：中∶小=6∶40；各項材料用量：水泥231 kg、粉煤灰77 kg、砂783 kg、石1 194 kg；入倉坍落度4～6 cm；含氣量3%～5%。水泥用量降低，混凝土的坍落度與和易性將得到大大改善，混凝土水化熱相應降低，熱峰時間向后推延，使得混凝土的后期強度大大提高，抗裂能力也增強。

2.3 預防不均勻沉降導致的混凝土裂縫

在高邊坡上澆筑混凝土時，要進行削坡確保坡的平整度，保證基礎結構穩(wěn)定，不影響混凝土的穩(wěn)定性；在不良地質情況下，都要根據(jù)設計要求提前進行特殊處理，如濕陷性黃土地質、膨脹土地質等。整體削坡后的平整度應小于0.50 m。如果整體削坡后的平整度小于1.0 m，此種地質情況表面應覆蓋砂礫料。基礎不均勻沉降導致的裂縫發(fā)生要盡量避免，因為貫穿性裂縫也常常因此引發(fā)。

2.4 對凝縮裂縫的預防措施

混凝土澆筑之后，不能過多抹壓，一般為1～2遍，并要加一層混凝土養(yǎng)護劑，外加塑料薄膜，噴水保持一定的濕度。

3 處理裂縫的方法

3.1 表面涂抹處理

裂縫寬度不同，采用的涂抹材料不同。裂縫寬度不大于0.2 mm，選用水泥基滲透結晶型防水材料進行涂抹；裂縫寬度在0.2～0.4 mm之間，選用水泥基柔性防水材料進行涂抹。

水泥基滲透結晶防水材料含有的活性化學物質和水作用后，借助載體在混凝土內進行滲透，最終在內部形成結晶體，這種剛性防水材料能夠將裂縫堵塞，達到良好的防水目的?？梢詮V泛應用于給水工程，直接與水接觸的混凝土工程，無毒害、永久性、防水性等都是它的優(yōu)點。具體操作過程，先處理裂縫表面，施工工藝手法通常采用噴涂、干撒、涂刷等將裂縫兩側都處理一遍，厚度約1 mm，并進行養(yǎng)護處理。

水泥基柔性防水材料的優(yōu)點是抗?jié)B能力強、延伸性能強、抵抗熱脹冷縮能力強、粘結和防裂性能強等等。防水原理是材料內高分子聚合物、礦物粉體、水泥、石英砂等材料借助水的作用，形成防水涂膜，施工方法同上。

3.2 鑿槽嵌縫處理

裂縫寬度δ≥0.4 mm，深度不大，且裂縫不貫通，此時采用的裂縫處理方式為鑿槽嵌縫法。

水泥基柔性防水材料、聚硫密封膠是常用的嵌縫材料。具體來說，借助開鑿工具沿著裂縫的方向，鑿成“U”狀槽溝，寬約25 mm，深度約38 mm（槽深為槽寬的1.5倍），需要注意的是不能將溝槽鑿成“V”狀。接著將準備好的嵌縫材料灌入槽內，壓實且初凝后達到相應強度再進行找平。

3.3 灌漿法

采用灌漿法，針對裂縫較大的情況下，剔除或者拆除結構不適用于現(xiàn)狀，裂縫對結構的安全性能和使用性能都產生相應影響。施工方法，將一定的注漿材料借助相應的注入設備，灌入到裂縫中，膠結材料在裂縫中硬化后，與混凝土混為一體，以達到相應設計要求，而進行的裂縫封堵處理。注漿材料主要有水泥漿、環(huán)氧樹脂以及聚氨酯等。由于注漿設備需要在高壓下運行，因此工作人員需要有進行相應的操作技能。

3.4 結構加固法

當裂縫使得結構的安全性受到較嚴重影響的情況下，混凝土結構不能按照原有設計要求使用，采用結構加固法進行處理。原理是增強結構構件的承載力，從而降低裂縫的影響程度。主要做法有：將混凝土結構的截面尺寸增大，型鋼包邊將鋼板貼到結構表面，增設支點等方式，從而提高結構構件的承載力。

3.5 拆除置換混凝土法

裂縫的產生使得混凝土結構，不再滿足設計的相應要求和結構性能，不能達到相應承載力的設計要求，導致結構不具有安全性和使用性，就需要拆除原有混凝土，重新澆筑。如澆筑單塊混凝土出現(xiàn)多處裂縫且位移達到1 cm，影響相應結構時，可以采用拆除措施。原有基礎要進行徹底清理，更換材料要與拆除的材料相當，且基礎壓實能夠達到相應要求，方可再次澆筑混凝土。混凝土標號要大于原有設計的混凝土標號。并加入外加劑（微膨脹劑），要避免對原有鋼筋的損害。

4 總結

在施工過程中，混凝土出現(xiàn)裂縫是較為普遍的質量問題，使用哪種處理方式需要根據(jù)裂縫出現(xiàn)的原因來進行判定，不同的裂縫對混凝土結構的承載力大小、安全性能、是否影響結構的正常使用等等具有不同的影響程度。如果裝飾表面出現(xiàn)細小裂縫，對結構等使用和安全性能影響小，僅對外觀形象有損，那么采取涂抹面層的方式即可；如果出現(xiàn)的裂縫降低了混凝土結構的承載能力，視其影響程度，采取加固結構法、置換法、灌漿法等。

混凝土施工過程中，既要對混凝土施工工藝進行控制，嚴格制定相應的澆筑振搗方案，嚴格控制混凝土的原材料和混合比例，澆筑過程中注重環(huán)境的變換，澆筑后注意嚴格養(yǎng)護混凝土，直到混凝土達到設計要求才可進行下一步施工，盡最大可能地控制裂縫的產生。