论文部分内容阅读
摘要：目前中国已建、在建及拟建的水工建筑物中，以混凝土结构占据主导地位。大型或重要的水工建筑物一旦失事，常会造成重大灾害。然而，许多混凝土结构的水工建筑物，在建设期间与投入使用过程中出现了多种形式、不同程度的裂缝。因此，水工建筑物砼裂缝成为了一项关乎水利工程能否安全运行的，普遍存在且难以有效预防和解决的问题。在本文中，笔者对水利工程中常见的砼裂缝问题进行了浅要分析，并针对其成因提出了一些预防和治理措施。
关键词：水工建筑物；砼裂缝；成因及预防；治理
砼即混凝土，水利工程施工中，砼裂缝是一种普遍的现象，这种现象会明显降低水工建筑物的使用寿命，甚至会威胁着人们的生命和财产安全。因此，在实际施工过程中，我们应区别对待，根据实际情况解决问题。
1、水工建筑物砼裂缝的分类
水工建筑物砼裂缝的原因复杂多变，一条裂缝究其原因，可以是多种因素共同作用而成。因此，关于水工建筑物砼裂缝的分类也是多种多样。
1.1从水工建筑物砼裂缝的外观方面
1.1.1微观裂缝
宽度一般不超过0.05mm，因此仅凭肉眼很难看到。其特点是数量上较多，在混凝土内部固有且不连贯。在建筑物的使用载荷范围内，微观裂缝对建筑物的承重、防渗及其他一些使用功能的影响不大。
1.1.2宏观裂缝
宽度处于0.05mm以上，继续扩展的宏观裂缝将造成对建筑物的损害，影响其正常使用。
1.2从水工建筑物砼裂缝的产生时间
1.2.1裂缝出现于施工期间
随着施工会出现一些因客观和非客观因素引起的裂缝，其中包括温度裂缝、干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝、早期冻胀作用引起的裂缝和施工操作不当引起的裂缝等。
1.2.2裂缝出现于使用期间
建筑物投入使用之后，会产生循环动荷载作用下损伤累积的裂缝，由于是水利工程建筑物，难免遇到盐碱类介质侵蚀而引起的裂缝、钢筋锈蚀膨胀引起的裂缝等等。
1.3从水工建筑物砼裂缝的形状
横、纵向裂缝、斜向裂缝、剪切裂缝、八字形或倒八字形裂缝、X形裂缝以及各种不规则裂缝。
2、水工建筑物砼裂缝的成因
2.1温度裂缝
温度裂缝，顾名思义，是由于温度的变化而引起的水工建筑物砼裂缝。水利工程建筑物一般在室外，受到季节变化或者天气温差的影响，很容易造成温度裂缝。水泥的硬化过程可产生水化反应，从而释放出大量的热量，同时由于热量聚集在混凝土内部，不易散出，混凝土内部的温度将出现温峰。因此，内外较明显的温差使得混凝土表面产生温度应力，一旦超过了混凝土的抗拉强度之后，混凝土内就会出现开裂现象，产生裂缝。这种在施工期间出现的温度裂缝具有较深的深度，会对结构的整体刚度造成恶劣影响。除此之外，在养护期间，如果建筑受到寒流的侵袭，混凝土表面就会引起较为浅的裂缝，此种裂缝危害不大。
主要预防措施有：在材料选择上，首先在施工允许的前提下，尽量减少对水泥的使用，一般控制在每立方米使用450千克水泥。其次，在选用水泥时，以矿渣水泥、粉煤灰水泥等低热或中热水泥为主。第三，在混凝土材料中添加一些外加剂，降低混凝土拌合物的水化热；在施工的改进上，首先需要有合理的施工工序，在陈旧的施工工艺基础上，根据施工中暴露出的缺点，及时对施工工艺做出改进。比如，在大体积的混凝土中应设置冷却管道来带走内部热量，降低混凝土内外温度差。此外，还可以根据需要，在较长施工结构中设置温度收缩缝和后浇带。同时，还可采用分层分块浇筑，便于降低温度应力和散热；在养护的要求上，在完成混凝土浇筑后，还应适当进行养护。比如，及时对用潮湿的草垫覆盖并喷洒水降温。在寒冷季节也要在混凝土表面进行保温覆盖。
2.2 收缩裂缝
收缩裂缝在水工建筑物混凝土非结构性裂缝中占有很大比例。我们知道，在混凝土搅拌过程中，需要加入比水泥水化作用所需水分更多的水来完成搅拌与混合。这些过量的水会在混凝土硬化过程中蒸发，这就造成了混凝土内部的空隙，乃至是较大的孔洞，这些大量的空隙就会引起混凝土体积收缩，从而产生我们所说的收缩裂缝。在水利工程中常见的收缩裂缝主要有干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝和沉降收缩裂缝，另外还包括碳化收缩裂缝和自身收缩裂缝。笔者在这里主要分析了干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝。
2.2.1塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝是在混凝土塑性阶段，凝结之前产生的。是由于混凝土中所含的水分通过表面迅速的蒸发，造成了水分的急剧减少，混凝土表面的收缩力致使混凝土表面开裂，产生收缩裂缝。
主要预防措施有：在材料的选择上，首先针对水分散失引起的收缩裂缝，在干热天气或大风的地区，易选择硅酸盐或普通硅酸盐水泥，因为这些水泥干缩值较小、早期强度较高，能有效抵御失水引起的收缩裂缝。其次，严格控制水灰比，使用高效减水剂；在养护的要求上，保持混凝土终凝前表面湿润，可以采取覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫等减少水分散失，并及时喷洒养护剂。
2.2.2干燥收缩裂缝
干燥收缩裂缝产生在混凝土养护结束之后。其产生的原因由于混凝土硬化后，水分蒸发，造成表面水分散失，内部的拉应力较外部小，引起混凝土表面被拉裂，且产生的这种收缩是不可逆的。
主要预防措施有：在材料的选择上，选择收缩量较小的水泥，比如中低热水泥和粉煤灰水泥；在施工的要求上，严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，避免加水量超过要求，同时在混凝土结构添加适当的减水剂，设置合适的收缩缝；在养护的要求上，在混凝土的早期就应加强养护，并根据需要适当延长养护时间。
2.3施工裂缝
除了以上列举的裂缝外，施工过程也会造成各种形式的施工裂缝。施工裂缝主要是施工过程的不当操作或者构件自身的刚度不够等造成的。比如，张拉力不合适就会因为构件的强度不够而引起开裂。施工裂缝的预防关键就是应该严格按照施工的规范、施工顺序进行施工，切不可因为赶时间、抢速度就忽略了施工质量。
3、水工建筑物砼裂缝的治理
水工建筑物砼裂缝虽然经过特别的预防，还是会因为各种原因而形成裂缝。那么，在裂缝出现后，我们还应采取合理的方式来进行补救。我们应根据裂缝的大小和性质区别对待、及时处理，以保证建筑物的有效运行。
3.1针对宽度小于0·2mm的微裂缝
工程上一般采取涂膜封闭法修补裂缝。这种方法是使用弹性密封胶、聚合物水泥膏或渗透性防水剂等，涂抹于细微裂缝表面加以修补。
3.2针对宽度大于0·3mm且深度较大的裂缝
工程上一般采取压力注浆法修补裂缝。利用压力注浆设备将水泥浆液、环氧树脂等化学注浆材料注入裂缝中，达到堵塞、恢复完整性的目的。
3.3针对宽度大于0·5mm的宽大裂缝或钢筋锈蚀裂缝
工程上一般采取沿着裂缝将混凝土凿成槽，用聚合物水泥砂浆、塑料油膏等嵌填。
3.4其他方法
当混凝土受到严重损坏的时候，需要进行混凝土置换。这种方法是剔除损坏的混凝土，然后再置换入新的混凝土或其他材料。
除此之外，由于水利工程的特殊性，建筑物遭到的腐蚀严重。所以，可以采用电化学防腐法。这是利用施加电场在介质中的电化学作用，从而改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境，进而达到防腐。
4、结语
如何科学分析和对待砼裂缝问题，找出预防和治理的有效措施，尽可能的将裂缝造成的损失加以控制，降到最低，是我们所要研究的重点。近代科学及工程实践对水工建筑物混凝土结构进行了大量的观察和探究，希望本文中笔者浅要的分析能为研究过程提供一些参考。
参考文献：
[1]谢梅良.水利工程混凝土渗漏的原因分析和防治措施[M].北京电力高等专科学校学报.2010，10.
[2]李树国，孙喜龙.水工混凝土裂缝的成因及预防措施[J].水利工程，2010，8.
关键词：水工建筑物；砼裂缝；成因及预防；治理
砼即混凝土，水利工程施工中，砼裂缝是一种普遍的现象，这种现象会明显降低水工建筑物的使用寿命，甚至会威胁着人们的生命和财产安全。因此，在实际施工过程中，我们应区别对待，根据实际情况解决问题。
1、水工建筑物砼裂缝的分类
水工建筑物砼裂缝的原因复杂多变，一条裂缝究其原因，可以是多种因素共同作用而成。因此，关于水工建筑物砼裂缝的分类也是多种多样。
1.1从水工建筑物砼裂缝的外观方面
1.1.1微观裂缝
宽度一般不超过0.05mm，因此仅凭肉眼很难看到。其特点是数量上较多，在混凝土内部固有且不连贯。在建筑物的使用载荷范围内，微观裂缝对建筑物的承重、防渗及其他一些使用功能的影响不大。
1.1.2宏观裂缝
宽度处于0.05mm以上，继续扩展的宏观裂缝将造成对建筑物的损害，影响其正常使用。
1.2从水工建筑物砼裂缝的产生时间
1.2.1裂缝出现于施工期间
随着施工会出现一些因客观和非客观因素引起的裂缝，其中包括温度裂缝、干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝、早期冻胀作用引起的裂缝和施工操作不当引起的裂缝等。
1.2.2裂缝出现于使用期间
建筑物投入使用之后，会产生循环动荷载作用下损伤累积的裂缝，由于是水利工程建筑物，难免遇到盐碱类介质侵蚀而引起的裂缝、钢筋锈蚀膨胀引起的裂缝等等。
1.3从水工建筑物砼裂缝的形状
横、纵向裂缝、斜向裂缝、剪切裂缝、八字形或倒八字形裂缝、X形裂缝以及各种不规则裂缝。
2、水工建筑物砼裂缝的成因
2.1温度裂缝
温度裂缝，顾名思义，是由于温度的变化而引起的水工建筑物砼裂缝。水利工程建筑物一般在室外，受到季节变化或者天气温差的影响，很容易造成温度裂缝。水泥的硬化过程可产生水化反应，从而释放出大量的热量，同时由于热量聚集在混凝土内部，不易散出，混凝土内部的温度将出现温峰。因此，内外较明显的温差使得混凝土表面产生温度应力，一旦超过了混凝土的抗拉强度之后，混凝土内就会出现开裂现象，产生裂缝。这种在施工期间出现的温度裂缝具有较深的深度，会对结构的整体刚度造成恶劣影响。除此之外，在养护期间，如果建筑受到寒流的侵袭，混凝土表面就会引起较为浅的裂缝，此种裂缝危害不大。
主要预防措施有：在材料选择上，首先在施工允许的前提下，尽量减少对水泥的使用，一般控制在每立方米使用450千克水泥。其次，在选用水泥时，以矿渣水泥、粉煤灰水泥等低热或中热水泥为主。第三，在混凝土材料中添加一些外加剂，降低混凝土拌合物的水化热；在施工的改进上，首先需要有合理的施工工序，在陈旧的施工工艺基础上，根据施工中暴露出的缺点，及时对施工工艺做出改进。比如，在大体积的混凝土中应设置冷却管道来带走内部热量，降低混凝土内外温度差。此外，还可以根据需要，在较长施工结构中设置温度收缩缝和后浇带。同时，还可采用分层分块浇筑，便于降低温度应力和散热；在养护的要求上，在完成混凝土浇筑后，还应适当进行养护。比如，及时对用潮湿的草垫覆盖并喷洒水降温。在寒冷季节也要在混凝土表面进行保温覆盖。
2.2 收缩裂缝
收缩裂缝在水工建筑物混凝土非结构性裂缝中占有很大比例。我们知道，在混凝土搅拌过程中，需要加入比水泥水化作用所需水分更多的水来完成搅拌与混合。这些过量的水会在混凝土硬化过程中蒸发，这就造成了混凝土内部的空隙，乃至是较大的孔洞，这些大量的空隙就会引起混凝土体积收缩，从而产生我们所说的收缩裂缝。在水利工程中常见的收缩裂缝主要有干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝和沉降收缩裂缝，另外还包括碳化收缩裂缝和自身收缩裂缝。笔者在这里主要分析了干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝。
2.2.1塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝是在混凝土塑性阶段，凝结之前产生的。是由于混凝土中所含的水分通过表面迅速的蒸发，造成了水分的急剧减少，混凝土表面的收缩力致使混凝土表面开裂，产生收缩裂缝。
主要预防措施有：在材料的选择上，首先针对水分散失引起的收缩裂缝，在干热天气或大风的地区，易选择硅酸盐或普通硅酸盐水泥，因为这些水泥干缩值较小、早期强度较高，能有效抵御失水引起的收缩裂缝。其次，严格控制水灰比，使用高效减水剂；在养护的要求上，保持混凝土终凝前表面湿润，可以采取覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫等减少水分散失，并及时喷洒养护剂。
2.2.2干燥收缩裂缝
干燥收缩裂缝产生在混凝土养护结束之后。其产生的原因由于混凝土硬化后，水分蒸发，造成表面水分散失，内部的拉应力较外部小，引起混凝土表面被拉裂，且产生的这种收缩是不可逆的。
主要预防措施有：在材料的选择上，选择收缩量较小的水泥，比如中低热水泥和粉煤灰水泥；在施工的要求上，严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，避免加水量超过要求，同时在混凝土结构添加适当的减水剂，设置合适的收缩缝；在养护的要求上，在混凝土的早期就应加强养护，并根据需要适当延长养护时间。
2.3施工裂缝
除了以上列举的裂缝外，施工过程也会造成各种形式的施工裂缝。施工裂缝主要是施工过程的不当操作或者构件自身的刚度不够等造成的。比如，张拉力不合适就会因为构件的强度不够而引起开裂。施工裂缝的预防关键就是应该严格按照施工的规范、施工顺序进行施工，切不可因为赶时间、抢速度就忽略了施工质量。
3、水工建筑物砼裂缝的治理
水工建筑物砼裂缝虽然经过特别的预防，还是会因为各种原因而形成裂缝。那么，在裂缝出现后，我们还应采取合理的方式来进行补救。我们应根据裂缝的大小和性质区别对待、及时处理，以保证建筑物的有效运行。
3.1针对宽度小于0·2mm的微裂缝
工程上一般采取涂膜封闭法修补裂缝。这种方法是使用弹性密封胶、聚合物水泥膏或渗透性防水剂等，涂抹于细微裂缝表面加以修补。
3.2针对宽度大于0·3mm且深度较大的裂缝
工程上一般采取压力注浆法修补裂缝。利用压力注浆设备将水泥浆液、环氧树脂等化学注浆材料注入裂缝中，达到堵塞、恢复完整性的目的。
3.3针对宽度大于0·5mm的宽大裂缝或钢筋锈蚀裂缝
工程上一般采取沿着裂缝将混凝土凿成槽，用聚合物水泥砂浆、塑料油膏等嵌填。
3.4其他方法
当混凝土受到严重损坏的时候，需要进行混凝土置换。这种方法是剔除损坏的混凝土，然后再置换入新的混凝土或其他材料。
除此之外，由于水利工程的特殊性，建筑物遭到的腐蚀严重。所以，可以采用电化学防腐法。这是利用施加电场在介质中的电化学作用，从而改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境，进而达到防腐。
4、结语
如何科学分析和对待砼裂缝问题，找出预防和治理的有效措施，尽可能的将裂缝造成的损失加以控制，降到最低，是我们所要研究的重点。近代科学及工程实践对水工建筑物混凝土结构进行了大量的观察和探究，希望本文中笔者浅要的分析能为研究过程提供一些参考。
参考文献：
[1]谢梅良.水利工程混凝土渗漏的原因分析和防治措施[M].北京电力高等专科学校学报.2010，10.
[2]李树国，孙喜龙.水工混凝土裂缝的成因及预防措施[J].水利工程，2010，8.