頭屯河水庫除險加固工程施工中混凝土裂縫成因及處理

劉新秀

（新疆維吾爾自治區(qū)水利廳頭屯河流域管理處，831100，昌吉）

頭屯河水庫除險加固工程施工中混凝土裂縫成因及處理

劉新秀

（新疆維吾爾自治區(qū)水利廳頭屯河流域管理處，831100，昌吉）

水庫；除險加固；混凝土；裂縫；處理；工藝

新疆維吾爾自治區(qū)頭屯河水庫除險加固工程包括大壩、放水涵洞、泄水隧洞、溢洪道等加固，大壩壩石重新拆除重建，大量混凝土建筑物新建或拆除重建，在除險加固工程建設中以混凝土結構占主導。由于內外因素的作用，混凝土結構不可避免地存在裂縫，而裂縫是造成混凝土結構物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。盡管在施工中采取各種措施，但裂縫仍然時有出現(xiàn)，究其原因，主要是施工材料配合比不合理和施工過程管理不足造成的。

一、頭屯河水庫除險加固中混凝土裂縫產(chǎn)生原因分析

1.混凝土裂縫產(chǎn)生的成因

由于混凝土施工和本身變形等問題的存在，硬化成型的混凝土中出現(xiàn)了眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，這些初始缺陷使混凝土呈現(xiàn)出一些非均質的特性。微裂縫通常是一種無害裂縫，對混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產(chǎn)生危害。但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之后，微裂縫就會不斷擴展和連通，最終形成肉眼可見的宏觀裂縫，也就是常說的混凝土裂縫?；炷亮芽p一般有3種狀態(tài)：靜止裂縫、活動裂縫和正在發(fā)展的裂縫。

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，概括起來，一種是變形引起的裂縫，如溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫；另一種是外載作用、養(yǎng)護不當、化學作用引起的裂縫等。

2.混凝土裂縫產(chǎn)生的物理因素

（1）混凝土的收縮徐變

混凝土在硬化過程中，經(jīng)過水分蒸發(fā)，體積逐漸縮小。當混凝土收縮引起現(xiàn)澆板的約束應力超過一定程度時，必然引起現(xiàn)澆板的開裂，應壓力相對集中的地方通常是開裂的部位。收縮和徐變是混凝土重要的物理力學性能，它們對混凝土及鋼筋混凝土結構的承載能力、應力狀態(tài)、變形性能和裂縫控制等都有很大影響。混凝土收縮與徐變也是評價混凝土耐久性的一個重要指標，混凝土收縮引起的應力，不僅可以使混凝土結構產(chǎn)生變形、裂縫，而且還能使混凝土內部產(chǎn)生微裂縫。

（2）混合材料

混合材料的種類、摻量及比表面積的大小是影響水泥干縮性的主要因素。粉煤灰的比表面積最小，混凝土干燥收縮隨粉煤灰摻量的增加而減小。實驗證明，摻與不摻粉煤灰對混凝土的裂縫影響不大。但在實際施工中若不能嚴格控制混合比，也會導致裂縫。

（3）外加劑的種類和摻量

摻用化學外加劑會使混凝土收縮有不同程度的增大。摻用減水劑可改善混凝土的和易性，增大坍落度，提高強度或節(jié)約水泥。摻用減水劑的混凝土收縮值略大于不摻用減水劑的混凝土。

（4）力學形變裂縫

樓板的彈性變形及支座處負筋下沉均會產(chǎn)生裂縫。施工中混凝土未達到規(guī)定強度，或過早拆模，或在混凝土未到終凝時間就加荷載等，這些因素都可直接造成混凝土樓板彈性變形，導致出現(xiàn)混凝土裂縫。施工中因不注意鋼筋的保護，各工種交叉作業(yè)，施工人員眾多，樓板鋼筋彎曲變形、下沉，由此導致裂縫產(chǎn)生。

3.混凝土裂縫產(chǎn)生的外部因素

（1）混凝土在制備與澆筑過程中產(chǎn)生裂縫

①在制備泵送混凝土時，為滿足泵送條件需要增加水泥和水的用量，由此易產(chǎn)生局部粗骨料少、砂漿多的現(xiàn)象，混凝土脫水干縮時，就會產(chǎn)生表面裂縫。②外加劑拌和不均勻導致外加劑損失較大，不能充分發(fā)揮作用。③混凝土攪拌時間不足，骨料分布不合理，收縮不均勻。④骨料及拌和水溫度偏高，使得澆筑溫度過高。⑤攪拌及運輸時間過長，混凝土拌和物出現(xiàn)離析、泌水和沉陷。⑥澆筑不連貫，順序不合理，出現(xiàn)施工“冷縫”或施工縫處理不當。⑦澆筑速度過快，搗固不足或過度振搗使混凝土產(chǎn)生離析和泌水，在表面形成水泥含量較多的砂漿層。⑧混凝土終凝前鋼筋被擾動。⑨混凝土澆筑過程中，未能很好地保護樓板負筋，使截面有效高度減小。⑩混凝土保護層過薄或保護層處集料過少。

（2）混凝土養(yǎng)護初期受凍產(chǎn)生裂縫

混凝土終凝初期，施工機具和材料集中，或過早進行下道工序施工，造成混凝土養(yǎng)護不當。主要有：①過早養(yǎng)護，會影響混凝土的膠結能力。②過遲養(yǎng)護，混凝土板表面產(chǎn)生急劇的體積收縮。③后期養(yǎng)護不夠，使混凝土碳化加劇，施工荷載和震動將使其產(chǎn)生裂縫。

（3）后澆帶施工不當產(chǎn)生裂縫

有些單位在后澆帶施工中不完全按設計要求進行，例如施工未留企口縫、板的后澆帶不支模板、疏松混凝土未徹底鑿除等，這都可能造成板面出現(xiàn)裂縫。

（4）暗埋管線導致產(chǎn)生裂縫

由于暗埋管線過多，使鋼筋混凝土的黏結度降低，從而造成現(xiàn)澆樓板在混凝土成型后應力不均，呈現(xiàn)一些細小的不規(guī)則裂縫。

二、混凝土裂縫處理的工藝和方法

混凝土裂縫處理方法的選擇一般要考慮的因素：判斷裂縫是活動的還是靜止的，修補的主要目的是什么，是否需要加固處理，裂縫產(chǎn)生的主要原因是什么，裂縫未來的變化趨勢如何。

1.表面修補法

表面修補法是一種簡單、常見的修補方法，主要適用于穩(wěn)定的和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥，或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護時為防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通常采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

2.灌漿、嵌逢封堵法

灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中，膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而達到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。

嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等。常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

3.結構加固法

當裂縫影響到混凝土結構的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結構進行處理。結構加固中常用的主要方法有：加大混凝土結構的截面面積，在構件的角部采用外包型鋼、預應力法加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固等措施。■

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責任編輯 張金慧

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2011-01-21

劉新秀（1974—），女，技術員。