论文部分内容阅读
【摘要】混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难以解决的工程实际问题，文章分析了水利工程中混凝土裂缝的成因，提出了一些防治措施。
【关键词】水利工程；混凝土裂缝；防治措施
【中图分类号】TV544 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01—0258-01
水利工程中，由于混凝土的施工和本身变形、约束等一系列因素，均产生大量的表面裂缝和贯穿性裂缝。因为裂缝的存在和发展，破坏了水工建筑物结构的整体性，影响了水工建筑物的结构受力状况与稳定，给水工建筑物结构的运行事带来不确定性，而且易导致水工建筑物内部与钢筋锈蚀，降低水工建筑物结构的耐久性，甚至会引起渗透变形，危及水工建筑物的结构的稳定性。在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而确保工程质量。
一、裂缝形成原因分析
1、大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的形变超过极限引起裂缝。
2、混凝土在硬化的过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件。
3、在厚度较大的构件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂缝。
4、当有约束时，混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。
5、泥和水所引起化学反应引起裂缝。大体积混凝土开裂的主要原因之一，是由于混凝土在硬化过程中，水泥和水起化学反应，产生大量的水化热引起混凝土的温度上升，如果热量不能很快散失，内部和外部温差过大，就将产生温度应力，使结构内部受压，外部受拉。混凝土在硬化初期，只有很低的抗拉强度，如果由内外温度差引起的拉应力超过混凝土早期抗拉强度时，混凝土就要产生裂缝。
6、混凝土塑性坍落发生在混凝土浇筑后的头几个小时内，这时混凝土还处于塑性状态，如果混凝土出现泌水现象，在重力作用下混合料中的固体颗粒有向下沉移而水向上浮动的倾向。这种移动当受到钢筋骨架或者模板约束时，在上部就容易形成沿钢筋长度方向的裂缝。
7、水工建筑物混凝土结构在使用荷载作用下，由于截面的混凝土拉应变大多是大于混凝土极限拉伸值的，所以构件在使用时总是带缝工作的。这类裂缝总是与主拉应力方向大致垂直，且最先在荷载效应最大处产生。如果荷载效应相同，裂缝首先在混凝土抗拉能力最薄弱处产生。
8、当结构的基础出现不均匀沉陷，就有可能会产生裂缝，随着沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。
9、当钢筋混凝土处于不利环境中，例如：侵蚀性水，由于混凝土保护层厚度有限，特别是当混凝土密实性不良，环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈，生成氧化铁，氧化铁的体积比原来金属的体积大的多，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压，使混凝土胀裂。
二、水工混凝土裂缝的防治措施
1、预防荷载作用引起的裂缝的措施是合理的配筋。在施工过程中，选用混凝土粘结较好的变形钢筋，控制钢筋的应力不过高，钢筋的直径不过粗，并用钢筋不在混凝土中分布比较均匀。这样就能较好地控制正常使用条件下裂缝宽度，不致过宽。
2、尽量选用低热或中热降低泥矿渣水泥、粉煤灰水泥，减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m2以下；降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.60以下；改善骨科级配，掺加粉煤灰或高效减少水剂等来减少水泥用量，降低水化热；改善混凝土的搅拌工艺，采用“二次风冷”新工艺降低混凝土的浇筑温度，在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌和物的流动性、保水性，降低水热化，推迟热峰出现的时间；
3、合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束，在大体积混凝土内部设置冷却管道，通过冷水或冷气冷却，减小混凝土的内部温差；加强混凝土温度的监控，及时采取冷却保护措施；
4、加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表现缓慢冷却，在寒冷季节，混凝土两面必须采取保温措施，以防寒潮袭击。
5、合理设置收缩缝，改善水泥土性能，降低水灰比，减少水泥用量，配筋率不宜过高，设置构造钢筋收缩裂缝健分布均匀，避免发生集中的大裂缝，加强混凝土的时期养护，并适应当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。
6、要仔细选择集料的配级，做好混凝土的配合比设计，特别是要控制水灰比，采用适量的减水剂；施工时混凝土既不能漏振也不能过振，避免混凝土泌水现象的发生，防止模板沉陷，如果发生这类裂缝，可在混凝土终凝以前重新抹面压光，使裂缝闭合。
7、根据地基条件及上部结构形式，采用合理的构造措施及设置沉降缝。
三、水工混凝土工程的常见缺陷修补
1、开槽法修补裂缝
采用环氧树脂：10，聚硫橡胶：3，水泥：12.5，砂：28.首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后，将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中，再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度（约0.4斤丙酮就可以了）。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的砼凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入砼缝内，一组砂浆的整个施工过程需要30分钟左右完成。嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖，待完全初凝后，开始用水养护。
2.低压注浆法修补裂缝
低压注浆法适用于宽度为0.2mm～0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下：裂缝清理试漏配制注浆液压力注浆—二次注浆清理表面。
当裂缝数量较多时，先要在裂缝位置上贴医用白胶布，再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝，使裂缝封闭，大约10分钟后，揭去胶布条，露出小缝，粘贴注浆嘴用键包严。固化后周边可能有裂口，必须反复用浆补上，以避免注浆漏浆。注浆操作一般在粘嘴的第二天进行，若气温高的话，半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液，插入注浆嘴，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆嘴压人裂缝，当相邻的嘴中流出浆液时，就可拔出补缝器，堵上铝铆钉。一般由上往下注浆，水平缝一般从一端到另一端逐个注浆。为了保证浆液充满，在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补浆。
3、表面覆盖法修补裂缝
这是一种在微细裂缝（一般宽度小于0.2mm）的表面上涂膜，以达到修补混凝土微细裂缝的目的。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法，这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部，对延伸裂缝难以追踪其变化。
表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异，通常采用弹性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜（粘贴）等。施工时，首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛，清除表面附着物，用水冲洗干凈后充分干燥，然后用树脂充填混凝土表面的气孔，再用修补材料涂覆表面。
结束语
引起水工建筑物混凝土结构产生裂缝的原因是多方面的。它的出现不仅会降低水利建筑物的抗渗能力，影响水利建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响水利建筑物的承载能力。所以，必须对混凝土裂缝进行深入细致的调查研究，在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展。
参考文献
[1]李常升.水利工程质量监控与通病防治全书[M].北京：中国环境科学出版社，1999.
[2]黄国兴，陈改新.水利工程混凝土建筑物修补技术及应用[M].北京：中国水利水电出版社，1986.
【关键词】水利工程；混凝土裂缝；防治措施
【中图分类号】TV544 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01—0258-01
水利工程中，由于混凝土的施工和本身变形、约束等一系列因素，均产生大量的表面裂缝和贯穿性裂缝。因为裂缝的存在和发展，破坏了水工建筑物结构的整体性，影响了水工建筑物的结构受力状况与稳定，给水工建筑物结构的运行事带来不确定性，而且易导致水工建筑物内部与钢筋锈蚀，降低水工建筑物结构的耐久性，甚至会引起渗透变形，危及水工建筑物的结构的稳定性。在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而确保工程质量。
一、裂缝形成原因分析
1、大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的形变超过极限引起裂缝。
2、混凝土在硬化的过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件。
3、在厚度较大的构件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂缝。
4、当有约束时，混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。
5、泥和水所引起化学反应引起裂缝。大体积混凝土开裂的主要原因之一，是由于混凝土在硬化过程中，水泥和水起化学反应，产生大量的水化热引起混凝土的温度上升，如果热量不能很快散失，内部和外部温差过大，就将产生温度应力，使结构内部受压，外部受拉。混凝土在硬化初期，只有很低的抗拉强度，如果由内外温度差引起的拉应力超过混凝土早期抗拉强度时，混凝土就要产生裂缝。
6、混凝土塑性坍落发生在混凝土浇筑后的头几个小时内，这时混凝土还处于塑性状态，如果混凝土出现泌水现象，在重力作用下混合料中的固体颗粒有向下沉移而水向上浮动的倾向。这种移动当受到钢筋骨架或者模板约束时，在上部就容易形成沿钢筋长度方向的裂缝。
7、水工建筑物混凝土结构在使用荷载作用下，由于截面的混凝土拉应变大多是大于混凝土极限拉伸值的，所以构件在使用时总是带缝工作的。这类裂缝总是与主拉应力方向大致垂直，且最先在荷载效应最大处产生。如果荷载效应相同，裂缝首先在混凝土抗拉能力最薄弱处产生。
8、当结构的基础出现不均匀沉陷，就有可能会产生裂缝，随着沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。
9、当钢筋混凝土处于不利环境中，例如：侵蚀性水，由于混凝土保护层厚度有限，特别是当混凝土密实性不良，环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈，生成氧化铁，氧化铁的体积比原来金属的体积大的多，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压，使混凝土胀裂。
二、水工混凝土裂缝的防治措施
1、预防荷载作用引起的裂缝的措施是合理的配筋。在施工过程中，选用混凝土粘结较好的变形钢筋，控制钢筋的应力不过高，钢筋的直径不过粗，并用钢筋不在混凝土中分布比较均匀。这样就能较好地控制正常使用条件下裂缝宽度，不致过宽。
2、尽量选用低热或中热降低泥矿渣水泥、粉煤灰水泥，减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m2以下；降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.60以下；改善骨科级配，掺加粉煤灰或高效减少水剂等来减少水泥用量，降低水化热；改善混凝土的搅拌工艺，采用“二次风冷”新工艺降低混凝土的浇筑温度，在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌和物的流动性、保水性，降低水热化，推迟热峰出现的时间；
3、合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束，在大体积混凝土内部设置冷却管道，通过冷水或冷气冷却，减小混凝土的内部温差；加强混凝土温度的监控，及时采取冷却保护措施；
4、加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表现缓慢冷却，在寒冷季节，混凝土两面必须采取保温措施，以防寒潮袭击。
5、合理设置收缩缝，改善水泥土性能，降低水灰比，减少水泥用量，配筋率不宜过高，设置构造钢筋收缩裂缝健分布均匀，避免发生集中的大裂缝，加强混凝土的时期养护，并适应当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。
6、要仔细选择集料的配级，做好混凝土的配合比设计，特别是要控制水灰比，采用适量的减水剂；施工时混凝土既不能漏振也不能过振，避免混凝土泌水现象的发生，防止模板沉陷，如果发生这类裂缝，可在混凝土终凝以前重新抹面压光，使裂缝闭合。
7、根据地基条件及上部结构形式，采用合理的构造措施及设置沉降缝。
三、水工混凝土工程的常见缺陷修补
1、开槽法修补裂缝
采用环氧树脂：10，聚硫橡胶：3，水泥：12.5，砂：28.首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后，将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中，再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度（约0.4斤丙酮就可以了）。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的砼凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入砼缝内，一组砂浆的整个施工过程需要30分钟左右完成。嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖，待完全初凝后，开始用水养护。
2.低压注浆法修补裂缝
低压注浆法适用于宽度为0.2mm～0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下：裂缝清理试漏配制注浆液压力注浆—二次注浆清理表面。
当裂缝数量较多时，先要在裂缝位置上贴医用白胶布，再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝，使裂缝封闭，大约10分钟后，揭去胶布条，露出小缝，粘贴注浆嘴用键包严。固化后周边可能有裂口，必须反复用浆补上，以避免注浆漏浆。注浆操作一般在粘嘴的第二天进行，若气温高的话，半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液，插入注浆嘴，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆嘴压人裂缝，当相邻的嘴中流出浆液时，就可拔出补缝器，堵上铝铆钉。一般由上往下注浆，水平缝一般从一端到另一端逐个注浆。为了保证浆液充满，在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补浆。
3、表面覆盖法修补裂缝
这是一种在微细裂缝（一般宽度小于0.2mm）的表面上涂膜，以达到修补混凝土微细裂缝的目的。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法，这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部，对延伸裂缝难以追踪其变化。
表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异，通常采用弹性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜（粘贴）等。施工时，首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛，清除表面附着物，用水冲洗干凈后充分干燥，然后用树脂充填混凝土表面的气孔，再用修补材料涂覆表面。
结束语
引起水工建筑物混凝土结构产生裂缝的原因是多方面的。它的出现不仅会降低水利建筑物的抗渗能力，影响水利建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响水利建筑物的承载能力。所以，必须对混凝土裂缝进行深入细致的调查研究，在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展。
参考文献
[1]李常升.水利工程质量监控与通病防治全书[M].北京：中国环境科学出版社，1999.
[2]黄国兴，陈改新.水利工程混凝土建筑物修补技术及应用[M].北京：中国水利水电出版社，1986.