试论水工混凝土裂缝病害及其处理措施
摘 要：裂缝是水工混凝土建筑物最常见和最普遍病害。结合工程实践经验分析了混凝土裂缝的种类，产生的原因以及常用的防治措施，为今后类似工程提供施工参考依据。
关键词：水工混凝土裂缝原因预防处理
1.概述
在许多的涵洞水利工程中、渡槽、重力坝、水闸工程中由于混凝土的施工和本身变形、约束等一系列因素，均产生大量的表而裂缝和贯穿性裂缝。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。由此可见，分析裂缝的成因，探讨防治措施，对水利工程建筑物的应用有着极其重要的意义。
2.水工混凝土裂缝产生原因
当水工混凝土裂缝已影响到或可能发展到影响结构性能、使用功能或耐久性时称为有害裂缝。不少情况下，混凝土出现的可见裂缝对结构性能、使用功能或耐久性等不会有大的影响，只是影响结构的外观，对这些裂缝称为无害裂缝。虽称为无害裂缝，但也反映了在原材料、配合比和施工过程中或在设计中存在某些缺陷，也应予以关注和改进。裂缝就其开裂深度可分为表面裂缝、贯穿裂缝；就其在结构物表面形状可分为网状裂缝、爆裂状裂缝、不规则短裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜裂缝等；裂缝按其发展情况可分为稳定裂缝和不稳定裂缝、能愈合裂缝和不能愈合裂缝；裂缝按其产生的时间可分为混凝土硬化之前产生的塑性裂缝和硬化之后产生的裂缝；裂缝按其产生的原因可分为荷载裂缝和变形裂缝。荷载裂缝是指因动、静荷载的直接作用引起的裂缝。变形裂缝是指因不均匀沉降、温度变化、湿度变异、膨胀、收缩、徐变等变形因素引起的裂缝。
（1）结构设计及受力荷载因素：在设计荷载范围内，超过设计荷载范围或设计未考虑到的作用；地震、台风作用等；构件截面尺寸不足、钢筋用量不足、配置位置不当；结构物的沉降差异；对温度应力和混凝土收缩应力估计不足。
（2）材料性质和配合比因素：水泥非正常凝结；水泥非正常膨胀水泥的水化热骨料含泥量过大；骨料级配不良；使用了碱活性骨料或风化岩石；混凝土收缩混凝土配合比不当；选用的水泥、外加剂、掺合料不当或匹配不当外加剂、硅灰等掺合料掺量过大。
（3）施工因素：拌和不均匀，搅拌时间不足或过长，拌和后到浇筑时间间隔过长，泵送时增加了用水量、水泥用量；浇筑顺序有误，浇筑不均匀；捣实不良，坍落度过大、骨料下沉、泌水，混凝土表面强度过低就进行下一道工序；连续浇筑间隔时间过长，接茬处理不当；钢筋搭接、锚固不良，钢筋、预埋件被扰动，钢筋保护层厚度不够；滑模工艺不当；模板变形、模板漏浆或渗水；模板支撑下沉、过早拆除模板、模板拆除不当；硬化前遭受扰动或承受荷载；养护措施不当或养护不及时，养护初期遭受急剧干燥或冻害；大体积混凝土内部温度与表面温度或表面温度与环境温度差异过大。
3.水工混凝土裂缝的主要处理措施
水工混凝土结构裂缝的控制，主要是为了控制有害裂缝，减少可见裂缝，以保证建筑结构的安全性、耐久性和使用功能。
（1）水工混凝土裂缝设计方面的控制措施。设计水工混凝土结构构件时，对其承受的永久荷载和可变荷载应按规范的规定采用；施工过程中的临时荷载，可按预期的最大值确定；机械运转或运输机具运转时产生的动荷载，按特殊荷载确定。设计时应避免在设计使用年限内发生结构构件不应有的超载。设计时除应符合规范的规定外，尚应根据当地地震烈度等级，建筑物的规模、体量、体形、平面尺寸、地基基础情况、结构体系类别，当地气候条件、使用功能需要、使用环境、装饰要求、施工技术条件、房屋维护管理条件等因素，全面慎重地考虑对混凝土结构构件采取有效设计措施，控制混凝土收缩、温度变化、地基基础不均匀沉降等原因产生的裂缝。
（2）材料和配合比方面的措施。为了控制混凝土结构的有害裂缝，应妥善选定组成材料和配合比，以使所制备的混凝土除符合设计和施工所要求的性能外，还应具有抵抗开裂所需要的功能。水泥。宜用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥；对大体积混凝土，宜采用中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥。对防裂抗渗要求较高的混凝土，所用水泥应分别符合《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2007）和《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥》（GB200-2003）的规定。骨料。混凝土用的骨料应符合《普通混凝土用砂、石质量标准及检验方法标准》（JGJ52-2006）及其他国家现行有关标准的规定，且应优选洁净、级配良好的中砂和级配良好、空隙率较小的粗骨料。混凝土结构如处在潮湿环境中，特别是室外和地下工程，其混凝土应采用非碱活性的骨料。如使用了无法判定是否是碱活性骨料或有碱活性骨料，应采用标准（GB175-2007）所规定的低碱水泥，并按规范要求控制混凝土碱含量；也可采用抑制碱骨料反应的其他措施。应注意骨料的含泥量和硫酸盐含量不应超过标准的规定，认真检查骨料中是否含有其他能射起混凝土内部结构破坏的物质。骨料宜堆放于棚内，防止太阳直晒或雨雪淋湿，以免影响混凝土拌合物温度或水胶比。矿物掺合料。为改善混凝土性能，应在其中掺入矿物掺合料。粉煤灰掺量不宜超过水泥用量的30%；矿渣粉掺量不宜超过水泥用量的50%；沸石粉不宜超过水泥用量的10%；硅粉不宜超过水泥用量的10%；采用复合矿物掺合料时，其掺量不宜超过水泥用量的50%。当配制大体积混凝土和高性能混凝土时，粉煤灰和矿渣粉的掺量可适当提高。外加剂。所用外加剂应分别符合《混凝土外加剂》（GB 8076-1997）、《混凝土泵送剂》（JC 473-2001）、《砂浆、混凝土防水剂》（JC 474-2008）、《混凝土防冻剂》（JC 475-2004）及《混凝土膨胀剂》（JC 476-2001）等的规定，并按《混凝土外加剂应用技术规范》（GB 50119-2003）等的规定进行施工；选用外加剂时，必须根据工程具体情况先做水泥适应性及实际效果试验。水应符合《混凝土用水标准》（JGJ 63-2006）的规定。当使用混凝土搅拌站中的回收水时，应经过沉淀，去除砂石、泥浆，澄清后的水方可使用，并应注意回收水中所含外加剂和其他有害物质对混凝土质量的影响。钢筋。所用钢筋应分别符合《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB 1499.2-2007）、《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》（GB 1499.1-2008）、《钢筋混凝土用余热处理钢筋》（GB 13014-1991）、《冷轧带肋钢筋》（GB 13788-2008）及其他有关标准的规定。需要时可通过圆环约束试件等抗裂性测试法来选择抗收缩性能较好的水泥、掺合料及外加剂等混凝土原材料。配合比。①混凝土配合比除应按《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55-2000）的规定，根据要求的强度等级、抗渗等级、耐久性及工作性等进行配合比设计，②干缩率。混凝土90d的干缩率宜小于0.06%。③用水量。不宜大于l80kg/m3。④水泥用量。普通强度等级的混凝土宜为270—450kg/m3，高强混凝土不宜大于550kg/m3（含替代水泥的矿物掺合料）。⑤水胶比。应尽量采用较小的水胶比。混凝土水胶比不宜大于0.60。⑥砂率。在满足工作性要求的前提下，应采用较小的砂率。
（3）特殊防治措施。为控制水泥水化热产生的混凝土裂缝，除施工中应采取有效措施降低混凝土在硬化过程中的水化温升外，设计中应在预计可能产生裂缝的部位配置足够的构造钢筋或设置诱导缝。为控制因冻融产生的混凝土裂缝，在外露的混凝土构件表面应采用有效的防冻处理，缓和混凝土的急剧降温，并采用有效的防水措施，保持混凝土的干燥状态。为控制混凝土内氯化物引起钢筋锈蚀而产生的裂缝，应根据混凝土结构所处的环境条件，按规范的规定确定构件的最小混凝土保护层厚度和最大氯离子含量。为控制有可能受外部侵入的氯化物引起钢筋锈蚀产生的裂缝，必要时可在构件表面采取保护措施，预防氯化物的侵入，此外设计中也应严格控制裂缝宽度的限值。
4.结语
混凝土裂缝是普遍存在的一种现象，它的出现不仅使建筑物的抗渗能力降低，建筑物的使用功能还受到影响，钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性等现象常有发生，建筑物的承载能力受到影响，因此要认真研究、区别对待，采用合理的方法对混凝土裂缝进行处理，采取各种有效的预防措施在施工中预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
参考文献：
杨时宏，浅谈水工建筑混凝土施工的质量控制[J].中华民居：学术刊，2011（07X）：251-252
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