水利工程混凝土裂缝

水利工程混凝土裂缝探讨 摘要：混凝土裂缝是指混凝土结构受到内外因素的共同作用而

产生的物理结构变化。导致裂缝产生的原因有很多，因而深入分析其成因并探讨相应的对策和修补方法，确保工程质量就显得至关重要。 Abstract: the concrete crack is refers to the concrete structure by internal and external factors arising from the interaction of structural change in the physical. There a lot of the cause of the cracks, and analyzes its causes and explore the corresponding countermeasures and methods for repair, will be crucial to ensure engineering quality.

关键词：混凝土裂缝、措施、修补方法

Keywords: concrete cracks, measures and repairing methods

前言：

水利工程是我国基础工程设施中重要的一种，对民生发展有着较大的影响。根据对我县3座水闸、248座小型泵站及其他基础建筑物的调查，约55%的建筑物存在混凝土表面裂缝。 80年代及以后修建的水工建筑物，有30%在不同程度上存在裂缝，尤其是流道部位。新建设施，无论从资金投入上，还是从技术的成熟与先进性上，都应比60.70年代要好得多，然而新建建筑物依然有裂缝存在。究其原因，无外乎外界环境的影响、设计不妥、施工质量造价低等原因。为了减少混凝土裂缝的的出现，我们就裂缝问题浅述其危害、成因及预防措施。

一、混凝土裂缝的危害 在水利工程的实际使用中，虽然有一部分的裂缝并不会对建筑物的受力及正常使用产生太大的威胁，但是，我们仍然不能对裂缝掉以轻心。当受到荷载、温差、水压等作用后，本就存在的裂缝就会不断的拓宽，极易发生渗透；同时，当水渗透到混凝土工程的内部之后就会引起水解破坏，并可能由此导致混凝土结构的破坏。 由于混凝土裂缝的存在，会使得空气中的二氧化碳容易渗透到混凝土内部并与水泥中的水化产物发生化学反应而形成碳酸钙；与此同时，也会使得混凝土本身的碱度降低，从而破坏钢筋纯化膜，产生锈蚀，消弱对钢筋以及整体工程的保护作用。 综上所述，混凝土裂缝不仅会降低混凝土结构的强度，也会破坏其整体的稳定性；不仅会影响构筑物的使用功能，并会引发质量安全事故而威胁人类的生命财产安全。

二、水利工程混凝土裂缝成因分析 （一）温度因素 温度因素是导致水利工程混凝土裂缝产生的主要因素。在混凝土硬化的过程中，水泥和水发生化学反应而产生大量的水化热，同时又由于水利工程大多属于大体积混凝土，因此会有大量的水化热聚集在混凝土内部而得不到及时有效的散发，就会使混凝土内部温度升高，而混凝土表面散热较快，因此内外部之间就会产生较高的温差，较大的温差会导致混凝土内外热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力，如果该拉应力超过混凝土在硬化初期的抗拉强度，则会在其表面生成裂缝。 施工过程中，如果外部环境发生突然降温，那么混凝土内部就容易出现温度的正负交替，在此过程中混凝土微孔内的水分则会变为冷水甚至结冰。过冷水在迁移中会产生渗透压力，同时体积发生膨胀会产生冻胀压力，当渗透压力和冻胀压力的共同作用力超过混凝土的抗拉强度，混凝土表面也会产生裂缝。

（二）混凝土收缩 水利工程混凝土收缩是指塑性收缩，即混凝土在凝结之前，由于表面失水较快而产生的收缩。在浇筑后的初期以及刚刚终凝时混凝土的强度较低，如果此时遇到暴晒或大风天气，混凝土表面受高温或较大风力的影响下，水分会很快散失，从而造成毛细血管中产生较大的负压使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又不足以抵抗其自身的塑形收缩，最终会产生裂缝。在此过程中，水灰比、混凝土凝结时间、风速、环境温度以及相对湿度都是导致混凝土塑性收缩的重要因素。

（三）钢筋锈蚀 钢筋锈蚀是指钢筋在潮湿的空气中发生氧化反应而产生锈蚀。在一定情况下，适当的锈蚀可以增大与混凝土的粘结力。然而，如果结构构件钢筋保护层厚度不足或浇筑不足而导致水分渗入内部，此时钢筋锈蚀实为电化学反应，该反应会导致钢筋周围的混凝土内部产生胀拉应力，若钢筋保护层厚度不足而难以抵抗该拉应力则会沿钢筋方向产生裂缝，而裂缝的产生又会促使钢筋锈蚀，进而形成恶性循环，最终导致保护层混凝土剥落或钢筋锈蚀断裂而影响结构安全。

（四）设计及施工因素 在工程设计之初，如果设计人员过于追求混凝土的强度，而忽视了对温差、混凝土的非均匀及收缩和徐变等特性因素的考虑，或者假设的受力情况和实际受力不符、构件内钢筋采用单层钢筋或钢筋间距较大，这些情况的发生都会导致混凝土产生裂缝。 如果施工地点的土质松软、不均匀或者回填土不实以及施工模板的刚度不足，均会导致混凝土在浇筑过程中或浇筑后发生形变从而产生裂缝。特别是在冬季，由于模板支撑在冻土上，冻土化冻之后会产生不均匀的沉降，从而容易导致混凝土结构的拉裂；在浇筑过程中，施工人员或施工机具由于操作不当，会使钢筋弯曲或下沉从而降低了钢筋保护层的有效高度则此时也会生成裂缝；在振捣过程中，如果振捣不足，则会形成横向裂缝；如果振捣过振，则会形成收缩裂缝。

三、裂缝的控制措施 （一）优化配合比设计 混凝土施工配合比是指混凝土在施工过程中所采用的配合比。混凝土配合比设计在混凝土工程中十分重要，它直接影响到混凝土工程的顺利施工、质量和成本。因此，在施工配合比设计时应充分考虑当地环境和工程要求，科学合理的配置混凝土。对选用的原材料应提前进行试拌，并根据实验情况进行相应调试，确保将水胶比控制在规定范围的基础上并提高其和易性，以便于控制混凝土的收缩性能；在原材料中应尽量掺加适量的粉煤灰和减水剂以保证混凝土的工作性能；在保证混凝土工程强度的前提下，减少水泥的用量而采用骨料进行填充，一方面可以调整混凝土的缓凝时间，另一方面也可以防止水泥迅速水化热而导致其塑料收缩的增加。（表1为骨料的详细信息，可为混凝土配比提供参考。） 表1 骨料的分类及优点 骨料种类 骨料优点

粗骨料（>4.75mm）

主要包括卵石和碎石，粗骨料颗粒粒径越大，骨

料孔隙率和总表面积就越小，单位体积内水泥含量也会随之减小，降低水热化，有利于防止裂缝

细骨料（<4.75mm） 天然细骨料：湖砂、河砂、海砂和山砂等天然砂 在水泥中加入适量细骨料能够进一步提升混凝土的密实度，对混凝土浇筑过程中可能存在的中空、不均匀等问题进行有效控制、避免裂缝

人工细骨料：人工打磨

的砂，细度较高

（二）原材料控制 水利工程的原材料应严格按照施工规范进行采购。骨料作为混凝土中的主要原料，在建筑物中起骨架和支撑作用。在拌料时，水泥经水搅拌时会成稀糊状，如果不加骨料的话，它将无法成型亦无法使用。所以说在原材料选购时应十分注重骨料的品质。细骨料的细度模数应控制在2.4以内，含泥量不应超过1％；粗骨料内碎石针片状应控制在10％范围内，含泥量也不应超过1％。湿度是产生裂缝的重要原因，所以，应尽量选用低水热化水泥，控制原材料的质量不使混凝土产生收缩。 在骨料添加时应对其中的含泥量进行严格控制，否则一旦含泥量过高，不仅不能有效控制混凝土裂缝，还会加剧裂缝的产生，含泥量越高，裂缝问题就越严重。

（三）施工安排 混凝土在浇筑尽量避开高温、暴晒、多风、降温的天气，如果需要在上述条件下施工时必须遮挡、保温、降温等相应措施。 （四）提高基础结构强度 荷载是导致裂缝产生的原因之一，所以，在设立之初就应适当改善工程结构，减轻结构重量。在施工过程中应合理安排施工工序，减少不均匀沉降和降低沉降量，从而提高基础结构的强度。同时，应避免采取单纯的减轻构件重量的措施，该措施不仅会降低结构的稳定性，也会导致不均匀沉降的产生；不仅不会起到避免裂缝的产生的效果，更会为裂缝的生成埋下隐患。

（五）加强养护和表面保护 合理有效的养护不仅可以防止初期裂缝的形成，也可以确保后期混凝土的稳定性强韧度。拆除模板后应进行及时的洒水养护工作以防止内部水分蒸发。当昼夜平均气温低于5℃或最低气温低于-3℃时应按照冬季施工处理；当环境温度低于5℃则应严禁洒水，此时，可以在混凝土表面喷涂养护液，并采取适当的保温措施。冬季进行混凝土养护时应及时在其表面覆盖塑料薄膜和草帘以实现保湿保温的双重目的。同时，应选用抗腐蚀性较强的钢筋和含碱量低的水泥，在浇筑过程中应避免其同酸性物质接触以降低钢筋氧化腐蚀现象。

四、裂缝的修补方法 当混凝土出现裂缝时应及时进行修补，目前普遍采用的修补方法主要有以下三类。裂缝修补在恢复防水和耐久的基础上，还要注重结构安全及外观设计。

（一）表面处理法 表面处理法分为表面涂抹和表面贴补法两种方法。表面涂抹主要适用于浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝。表面贴补法则适用于出现大面积漏水的裂缝。施工