摘要：混凝土裂縫直接影響著水利工程的外觀和耐久性，應(yīng)給予高度重視。本文分析了水利施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并從多個角度提出了系統(tǒng)的防治措施，以供參考。

　　關(guān)鍵詞：混凝土,裂縫,預(yù)防,處理

　　混凝土是一種非均質(zhì)脆性材料，由骨料、水泥以及存留其中的氣體和水組成，在溫度和濕度變化的條件下硬化并產(chǎn)生體積變形。由于各種材料變形不一致，互相約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力(拉應(yīng)力或剪應(yīng)力)，造成在骨料與水泥石粘結(jié)面或水泥石本身之間出現(xiàn)肉眼看不見的微細(xì)裂縫，一般稱為微裂。這種微細(xì)裂縫的分布是不規(guī)則的，且不連貫，但在荷載作用下或進(jìn)一步產(chǎn)生溫差、干縮的情況下，裂縫開始擴(kuò)展，并逐漸互相貫通，從而出現(xiàn)較大的肉眼可見的裂縫，稱為宏觀裂縫，即通常所說的裂縫。因此混凝土的裂縫，實(shí)際是微裂的擴(kuò)展。

　　裂縫按產(chǎn)生的原因有：由外荷載(包括施工和使用階段的靜荷載、動荷載)引起的裂縫;由變形(包括溫度、濕度變形、不均勻沉降等)引起的裂縫;由施工操作(如制作、脫模、養(yǎng)護(hù)、堆放、運(yùn)輸、吊裝等)引起的裂縫。按裂縫的方向、形狀有：水平裂縫，垂直裂縫，縱向裂縫，橫向裂縫，斜向裂縫以及放射狀裂縫等。按裂縫深度有：表面裂縫，深進(jìn)裂縫和貫穿裂縫等。

　　1 水工混凝土工程中常見裂縫成因及預(yù)防措施

　　1.1干縮裂縫及預(yù)防

　　干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果。混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土的內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生。于縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在0.05-0.2mm之間，大體積混凝土中平面部位多見，較薄的粱板中多沿其短向分布。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。

　　主要預(yù)防措施：一是在混凝土拌制中首先要選用收縮量較小的水泥，一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量;其次配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量控制好水灰比，同時摻加合適的減水劑;再就是要嚴(yán)格控制混凝土攪拌和施工中的配合比和用水量。二是要加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長混凝土的養(yǎng)護(hù)時間，冬季施工時要適當(dāng)延長混凝土保溫覆蓋時間，并涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。三是在混凝土結(jié)構(gòu)中要設(shè)置合適的收縮縫。

　　1.2塑性收縮裂縫及預(yù)防

　　塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)且長短不一，互不連貫狀態(tài)。其產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋夯炷猎诮K 凝前幾乎沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強(qiáng)度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對濕度等。

　　主要預(yù)防措施：一是選用干縮值較小早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。二是嚴(yán)格控制水灰比，摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度與和易性，減少水泥及水的用量。三是澆筑混凝土之前，將基層和模板澆水均勻濕透。四是及時覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等，保持混凝土終凝前表面濕潤，或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。五是在高溫和大風(fēng)天氣要設(shè)置遮陽和擋風(fēng)設(shè)施，及時養(yǎng)護(hù)。

　　1.3沉陷裂縫及預(yù)防

　　沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致，或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔悖０逯伍g距過大或支撐底部松動等導(dǎo)致。特別是在冬季，模板 支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。

　　主要預(yù)防措施：一是對松軟土、填土地基在上部結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固。二是保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度，且支撐牢固，并使地基受力均勻。三是防止混凝土澆筑過程中地基被水浸泡。四是模板拆除的時間不能太早，且要注意拆模的先后次序。五是在凍土上搭設(shè)模板時要注意采取一定的預(yù)防措施。

　　1.4溫度裂縫及預(yù)防

　　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。由于水工混凝土的體積較大，混凝土澆筑后，在硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外較大的溫差;較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力;當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期，通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。此種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕，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。

　　主要預(yù)防措施： 一是在混凝土拌制時應(yīng)采取的措施，要盡量選用低熱或中熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥等;要減少水泥用量，將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下，降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下;要改善骨料級配，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量，降低水化熱;要改善混凝土的攪拌加工工藝，采取加冰拌和或風(fēng)冷骨料降低混凝土出機(jī)口溫度，從而降低混凝土的澆筑溫度;在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌和物的流動性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現(xiàn)時間。二是在混凝土澆筑時應(yīng)采取的措施，高溫季節(jié)可以采用搭設(shè)遮陽板等輔助措施控制混凝土的溫度的升高，降低澆筑混凝土的 溫度;合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，預(yù)留溫度收縮縫，減少混凝土結(jié)構(gòu)尺寸，以利于散熱，減小約束;在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻管道，通過冷水或者冷氣冷卻，減小混凝土的內(nèi)外溫差;加強(qiáng)混凝土溫度的監(jiān)控，及時采取冷卻、保護(hù)措施。三是加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑后，及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間，保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節(jié)，混凝土表面應(yīng)設(shè)置保溫措施，以防止寒潮襲擊。四是混凝土中配置少量的鋼筋或者摻入纖維材料將混凝土的溫度裂縫控制在一定的范圍之內(nèi)。

　　1.5化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫及預(yù)防

　　混凝土拌和后會產(chǎn)生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并吸收周圍環(huán)境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開裂。由于混凝土澆筑、振搗不良或者是鋼筋保護(hù)層較薄，有害物質(zhì)侵入混凝土使鋼筋產(chǎn)生銹蝕，銹蝕的鋼筋體積膨脹，導(dǎo)致混凝土脹裂，此種類型的裂縫多為縱向裂縫，沿鋼筋的位置出現(xiàn)。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)使用期間，一旦出現(xiàn)很難補(bǔ)救，因此應(yīng)在施工中采取有效措施進(jìn)行預(yù)防。

　　主要的預(yù)防措施：一是選用堿活性小的砂石骨料。二是選用低堿水泥和低堿或無堿的外加劑。三是選用合適的摻和料抑制堿骨料反應(yīng)。

　　2 混凝土工程中常見裂縫處理措施

　　裂縫的出現(xiàn)不但會影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，還會引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。 因此根據(jù)裂縫的性質(zhì)和具體情況我們要區(qū)別對待、及時處理，以保證建筑物的結(jié)構(gòu)安全。混凝土裂縫的修補(bǔ)措施主要有以下一些方法：表面修補(bǔ)法，灌漿、嵌縫封堵法，結(jié)構(gòu)加固法，混凝土置換法以及電化學(xué)防護(hù)法。

　　2.1表面修補(bǔ)法

　　表面修補(bǔ)法是一種簡單、常見的修補(bǔ)方法，它主要適用于對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響和穩(wěn)定的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿，在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

　　2.2灌漿、嵌縫封堵法

　　灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ)，它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等：常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

　　2.3結(jié)構(gòu)加固法

　　當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積;在構(gòu)件的角部外包型鋼;采用預(yù)應(yīng)力法加固;粘貼鋼板加固;增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固等。

　　2.4混凝土置換法

　　混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土結(jié)構(gòu)安全的裂縫的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

　　2.5電化學(xué)防護(hù)法

　　電化學(xué)防腐是利用施加電場在介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達(dá)到防腐的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。

　　裂縫是水工混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的結(jié)構(gòu)安全和承載能力，因此要對混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對待，采用合理的方法進(jìn)行處理。只有在混凝土的拌制、澆筑、成型、養(yǎng)護(hù)的各個施工階段，根據(jù)混凝土構(gòu)件所處的具體環(huán)境條件和自然條件，采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，才能保證水工混凝土建筑物安全穩(wěn)定地工作。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]郭建堂 《水利水電工程施工手冊》，中國電力出版社，2002

　　[2]宋功業(yè) 《現(xiàn)代混凝土施工技術(shù)》，中國電力出版社，2009

　　本文選自核心級期刊《施工技術(shù)》。《施工技術(shù)》創(chuàng)刊于1958年，是由中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部主管，亞太建設(shè)科技信息研究院、中國建筑設(shè)計(jì)研究院、中國建筑工程總公司、中國土木工程學(xué)會主辦，國際刊號ISSN:1002-8498,國內(nèi)刊號CN:11-2831/TU.國內(nèi)建設(shè)系統(tǒng)的國家級、核心科技期刊。