論文關鍵詞：水利工程混凝土裂縫滲透成因及預防

論文摘要：本文詳細論述了水利工程中混凝土裂縫滲透的類型、裂縫的成因并簡要的講敘了如何進行預防混凝土的裂縫；最后提出了幾種新型材料及新技術來預防裂縫的產生。

1 前言

隨著我國社會經濟水平的不斷提高，水利水電工程建設在規模上、數量上都達到了建國以來的最高水平；由于混凝土本身為透水介質，因而在水利工程中發生滲漏的情況是不可避免的。由于滲漏的作用，使得有壓水滲入混凝土結構內部，這種現象不僅會降低水工建筑物的抗滲能力，而且會引起鋼筋的銹蝕，影響水工建筑物的承載能力，危及水工建筑物的結構的穩定性。所以分析裂縫的成因，探討防治措施，對水利工程建筑物的應用有著極其重要的意義。本文詳細進行了裂縫滲透產生的原因，并根據實踐經驗提出在施工中的預防措施及新工藝新技術。

2 混凝土滲透裂縫類型

混凝土是多相復合脆性材料，當混凝土的拉應力大于其抗拉強度，或拉伸變形大于其極限變形時，混凝土就會產生裂縫。

按位置不同，裂縫可分為表層裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。

按其開度變化可分為死縫、活縫、增長縫。

按其產生原因可分為沉陷縫、干縮縫、溫度縫、應力縫和施工縫。

3 裂縫成縫原因及預防措施

3.1 溫度變化引起的裂縫

裂縫的成因：由于混凝土在硬化過程中，水泥和水起化學反應，產生大量的水化熱引起混凝土的溫度上升，如果熱量不能很快散失，內部和外部溫差過大，就將產生溫度應力，使結構內部受壓，外部受拉。混凝土在硬化初期，只有很低的抗拉強度，如果由內外溫度差引起的拉應力超過混凝土早期抗拉強度時，混凝土就要產生裂縫。

防止這類裂縫產生的措施：盡量選用低熱或中熱降低泥礦渣水泥、粉煤灰水泥；減少水泥用量，將水泥用量2盡量控制在450kg/m以下；降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.60以下；改善骨科級配，摻加粉煤灰或高效減少水劑等來減少水泥用量，降低水化熱；改善混凝土的攪拌工藝，采用“二次風冷”新工藝降低混凝土的澆筑溫度；在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌和物的流動性、保水性，降低水熱化，推遲熱峰出現的時間；合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束；在大體積混凝土內部設置冷卻管道，通過冷水或冷氣冷卻，減小混凝土的內部溫差；加強混凝土溫度的監控，及時采取冷卻保護措施；加強混凝土養護，混凝土澆筑后，及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋，并灑水養護，適當延長養護時間，保證混凝土表現緩慢冷卻，在寒冷季節，混凝土兩面必須采取保溫措施，以防寒潮襲擊。

3.2 混凝土收縮引起的裂縫

裂縫的成因：混凝土在空氣中結硬時，體積要縮小，產生收變形，當受到約束時，就可能導致裂縫的產生；在筋率較高的構件中，由于鋼筋對周圍混凝土的約束作用強，混凝土的收縮也會受到鋼筋的限制而產生拉應力，引構件局部裂縫；新老混凝土界面容易產生收縮裂縫。

防止這類裂縫產生的措施：在裂縫產生的部位，用水泥砂漿，環氧樹脂對裂縫部位表面進行粘補、涂抹和嵌補等。這種方法一般適用于表面裂縫，合理設置收縮縫；改善水泥土性能，降低水灰比，減少水泥用量；配筋率宜過高，設置構造鋼筋收縮裂縫健分布均勻，避免發生集的大裂縫；加強混凝土的時期養護，并適應當延長混凝保溫覆蓋時間，并涂刷養護劑養護。

3.3 混凝土塑性坍落引起的裂縫

裂縫的成因：混凝土塑性坍落發生在混凝土澆筑后的頭幾個時內，這時混凝土還處于塑性狀態，如果混凝土出現滲水現象，在重力作用下混合料中的固體顆粒有向下沉移而水向浮動的傾向。這種移動當受到鋼筋骨架或者模板約束時，上部就容易形成沿鋼筋長度方向的裂縫。

防止這類裂縫產生的措施：要仔細選擇集料的配級，做好混凝土的配合比設計特別是要控制水灰比，采用適量的減水劑；施工時混凝既不能漏振也不能過振，避免混凝土泌水現象的發生，防模板沉陷；如果發生這類裂縫，可在混凝土終凝以前重抹面壓光，使裂縫閉合。 3.4 堿-骨科化學反應引起的裂縫

裂縫的成因：堿-骨科反應是指混凝土孔隙中水的堿性溶液與活性骨科化學反應，生成硅酸凝膠，堿硅膠溫水后可產生膨脹，使混凝土脹裂，開時在混凝土表面形成不規則的細小裂縫，然后由表及里地展，裂縫中充滿了白色深沉。

防止這類裂縫產生的措施：堿-骨科化反應對結構件的耐久性影響極大，為了控制堿-骨科的化反應速度應選擇優質骨科和低含堿量水泥，并提高混凝土密實度和采用較低的水灰比。

4 混凝土裂縫的處理材料和技術

4.1 水泥基滲透結晶型防水材料

水泥基滲透結晶防水材料是水泥、硅砂和多種特殊的活性化學物質組成的灰色粉末狀無機材料。這種材料的作用機理是特有的活性化學物質利用水泥混凝上本身固有的化學特性和多孔性，以水為載體，借助于滲透作用，在混凝上微孔及毛細管中傳輸，再次發生水化作用，形成不溶性的結晶并與混凝上結合成為整體。由于結晶體填塞廠微扎及毛細管道，從而使混凝土致密，達到永久性防水，防潮和保護鋼筋、增強混凝上結構強度的效果。這一材料已在水工混凝土建筑物防滲修補中逐漸得到應用，均取得良好效果。

4.2 新型灌漿材料

利用環氧樹脂和聚氨酯在一定條件下制備出可以形成同步互穿聚合物網絡結構的新型化學灌漿材料。該材料綜合廠環氧樹脂漿材和聚氨酯漿材的性能優點，漿材黏度低，凝結時間可調、強度高。水下混凝土灌漿試塊的黏接抗拉強度可達1.05NPa，是一種性能優良，適用性強、適合水下灌漿的多功能新型灌漿材料。

4.3 混凝土裂縫注漿技術

自從壞氧樹脂類高分子材料被用于混凝上建筑物裂縫修補工程后，至今它已經成為僅次于鋼材和水泥的第三種材料被廣泛應用。以往傳統方法是靠人工控制將樹脂漿液注入裂縫內。當環氧漿液黏度大，裂縫寬度較小時，這種修補方法并不一定十分成功。由日本引入一種“壁可”注漿技術，則是通過橡膠管的彈性收縮壓力自動完成注漿，緩慢均勻地灌漿壓力可將縫隙中的空氣壓人混凝土毛細管中，并通過混凝上的自然呼吸作用排出，有效地避免了氣阻現象，從而保證了灌漿質量。在無人看管的情況下，注漿管靠內部壓力可以持續很長時間自動注漿，需要人工操作的只是用泵將漿液壓入到注射管內。

4.4 鋼板及碳纖維補強加固新技術

碳纖維補強加固技術是利用高強度或高彈性模量的連續碳纖維，單向排列成束，用壞氧樹脂浸漬形成碳纖維增強復合材料片材，將片材用專用環氧樹脂膠黏貼在結構外表面受拉或有裂縫部位，固化后與原結構形成一整體，碳纖維即可與原結構共同受力。由于碳纖維分擔了部分荷載，就降低了鋼筋混凝土結構的應力，從而使結構得到補強加固。

5 結語

裂縫是水利建筑物混凝土結構中普遍存在的一種現象；它的出現不僅會降低水利建筑物的抗滲能力，影響水利建物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，低材料的耐久性，影響水利建筑物的承載能力。所以，必對混凝土裂縫進行調查研究，在工程中采取有效的預防措施來預防，以證水利工程建筑物的構件的安全、穩定。

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