水工混凝土裂缝的危害和防治措施

2015-12-17邓海荣

安徽水利水电职业技术学院学报 2015年2期

关键词：防治危害裂缝

水工混凝土裂缝的危害和防治措施

邓海荣

(合肥市水务局，安徽合肥230071)

摘要:文章分析了混凝土裂缝产生原因，提出了裂缝防治措施。

关键词:裂缝；危害；原因；防治

收稿日期：2015-01-10；修回日期：2015-03-10

作者简介：邓海荣(1975-)，男，安徽合肥人，助理工程师。主要从事排灌站运行管理工作。

DOI：10.3969/j.issn.1671-6221.2015.02.017

中图分类号：TV431

The harm of hydraulic concrete crack and the prevention measures

DENG Hai-rong

(Hefei Water Affairs Bureau, Hefei 230071，China)

Abstract:This paper analyzes the causes of concrete cracks，and also puts forward the prevention measures .

Key words:crack；harm；causes；prevention

0　引　　言

混凝土裂缝危害随着水工中混凝土用量不断增大时常显现，研究裂缝成因，采取应对措施以减少和控制混凝土裂缝的发生和扩展，对工程成本(投资)及质量控制，提升建筑物的安全起着极为重要的作用。

1　混凝土裂缝的危害

混凝土产生裂缝的危害如下：

(1)增加工程投入。水工混凝土结构在自身材料、施工技术、环境和外力等影响下，经常会出现各种形式的裂缝，施工期裂缝控制措施不到位是引发混凝土裂缝产生和后期发展问题的关键因素，混凝土一旦出现施工期裂缝，往往意味着工程建设质量有缺陷或问题，其原因可能来自工程建设多方面，但返工修复必然导致工程建设成本或投资增加。

(2)危及建筑安全。如穿堤坝水工混凝土建筑物长期与水接触，混凝土裂缝在水压作用下会逐渐发展和延伸，可导致混凝土结构发生渗漏现象，渗流不断冲蚀破坏与混凝土接触的基面，将影响建筑物安全运行，甚至引发垮塌事故。

(3)降低结构耐久性。当水流与混凝土内部接触后会发生化学反应，加快混凝土碳化速度，降低或破坏混凝土强度。钢筋混凝土的裂缝还会减小混凝土对钢筋的有效保护厚度，表面剥落的混凝土会使钢筋长期暴露在潮湿的环境下，钢筋锈蚀后降低结构强度和建筑物耐久性能。

2　水工混凝土结构裂缝产生的原因

混凝土裂缝产生的原因如下：

(1)设计阶段。设计时简化设定地基土为单一均质土，使其处于理想化状态，或前期地勘中不仔细，施工过程中未及时发现使暗沟、坑洞未得到有效处理，从而造成建筑基础局部不坚实，发生不均匀沉降裂缝；对于大面积混凝土设置过少的伸缩缝或沉降缝；建筑物表面设计凹凸角过多，产生应力集中，引发局部混凝土抗压强度塑性或脆性破坏。

(2)施工阶段。混凝土浇筑成型后，由于硬化初期水化热作用使混凝土内部处于升温状态体积膨胀，而混凝土表面则散热较快体积收缩，这种温差使混凝土内外形变不一至，在表面产生拉应力，同时体积膨胀又受到模板、基础的约束，产生压应力，因此阶段混凝土抗拉压强度较低，极易产生温度裂缝，且施工期昼夜温差大时养护不当也会造成混凝土的温裂。

(3)养护与运行阶段。此阶段裂缝形成原因由混凝土胶凝体本身的体积收缩(自身收缩)和混凝土因失水产生的体积收缩(塑性收缩)两部分组成，混凝土浇筑后产生的收缩应力早期发展较快向逐渐减缓变化趋向稳定值，而其早期强度较低，易造成混凝土中产生收缩裂缝，自身收缩的主要原因是混凝土配合比中水灰比过大，塑性收缩与养护不周有关，主要发生在混凝土初凝至终凝期间。

表1　F类粉煤灰最大掺量　%

3　控制混凝土产生裂缝的措施

具体控制措施如下：

(1)适量掺加粉煤灰。试验表明，混凝土中水泥用量越多、水灰比越大、骨料颗粒越小、孔隙率越高、骨料弹性模量越低，则混凝土的收缩越大[1]。因此在不影响混凝土强度和其他性能的情况下，优先选用掺入大量粉煤灰的混凝土配合比，可大大减少水泥的用量，降低工程成本，降低水化热量，减少收缩裂缝。规范规定永久建筑物水工混凝土F类粉煤灰的最大掺加量应符合表1规定[2]，掺加C类粉煤灰时，掺加量应通过试验论证确定。

此外，掺加高效减水剂和高性能引气剂，减小水灰比，对于改善混凝土的和易性，提高浇筑早期强度，推迟温升，预防收缩裂缝产生具有良好的效果。

(2)施工阶段。施工期产生的混凝土裂缝发生率在80%以上，是混凝土裂缝控制重点阶段，合理的施工措施和工艺可预防混凝土在早期及使用阶段的开裂。因此，施工阶段除了要选择混凝土合适的原材料、配合比外，兼顾控制裂缝的产生需要做到：钢筋的成型和模板安装位置要牢固准确；钢筋上的氧化层和污物需清除以免影响钢筋砼结构抗拉强度；浇筑和振捣操作要合理，以保证混凝土应有的密实、均匀度；采用压面抹光施工工艺消除混凝土收缩裂缝，即混凝土浇筑成型初凝前进行抹压，可消除因混凝土自身收缩产生的表面裂缝，或在混凝土初凝至终凝期间多次压抹，均衡混凝土内外层水分，以提高混凝土表面强度，减少表面水分散失引起的塑性裂缝；大体积混凝土的浇筑时间尽可能在夜间或气温较低时进行大体积混凝土的浇筑时间尽可能在夜间或气温较低时进行；浇筑完成后应及时养护，保持混凝土表面湿润，对于昼夜温差大的地区可用草袋覆盖保温。

(3)其他。混凝土浇筑前应及时发现处理下暗沟、坑洞，避免基础不均匀沉降裂缝产生；大面积混凝土设计时应适当分块，缝间添加塑性止水材料如土工布、油毡等。大体积混凝土浇筑采用合理分层浇筑方法，以加快浇筑层水化热散发，必要时可埋设冷却水管，振捣器深入下层并充分振捣以使层间结合处的混凝土均匀密实[3]。对建筑物底板面层结构钢筋，如果表面裂纹普遍，表面结构性钢筋间距20cm以上的，可采用较小直径的钢筋增加钢筋的使用数量方式，减小钢筋布置间距增大混凝土的表面抗拉强度。

4　裂缝的修补方法

裂缝的修补方法如下：

(1)表面修复法。对无法深入到裂缝内部，不能有效控制延伸裂缝发展变化，视裂缝宽度、深度不一有以下3种方法：①对较细、浅裂缝，浆材难以注入式时采用表面覆盖法，施工工序首先将混凝土表面打毛并冲洗干净，待干燥后用树脂充填表面凹凸，再用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等材料覆盖表面。②对于较深较细的表面裂缝可采用压力注入法，利用压力灌浆机械将浆液灌入缝中，灌浆材料有水泥浆材、普通环氧浆材、弹性环氧浆材等。③真空吸入法。它适用各种表面裂缝修补，施工工艺是利用真空泵在缝内形成的真空负压将浆材吸入缝内。

(2)充填法。贯穿裂缝和深层裂缝必须及时采取加固补强措施，通常采用充填法，即对缝宽>0.5 mm的贯穿裂缝或深层裂缝，沿裂缝处凿U形或V形槽，槽顶宽约10cm，底宽3cm，用高压水枪冲洗干净，去除表面软弱层和附着物，在槽中分层充填抹压丙乳砂浆密封材料直至整个槽面。