渠道混凝土裂縫的預(yù)防與處理

　　當(dāng)代科學(xué)研究和大量的混凝土工程實(shí)踐證明, 混凝土裂縫是水利工程混凝土構(gòu)件中常見的缺陷之一, 是不可避免的, 在施工中應(yīng)盡量采取有效措施控制裂縫產(chǎn)生, 盡可能避免出現(xiàn)裂縫或減少裂縫的數(shù)量和寬度, 尤其要盡量避免有害裂縫的出現(xiàn), 從而確保工程質(zhì)量。近年來, 現(xiàn)澆混凝土在山東省萊蕪市雪野水庫(kù)灌區(qū)節(jié)水改造與續(xù)建配套工程中得到廣泛應(yīng)用, 本人結(jié)合近年來的工作實(shí)踐談幾點(diǎn)看法。

一、混凝土渠道的結(jié)構(gòu)

　　渠道的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu), 一般指8～20cm 混凝土結(jié)構(gòu), 下部主要有砂礫石墊層、土工膜、瀝清防滲膜、保溫板、漿砌石結(jié)構(gòu)( 一般原有結(jié)構(gòu)) 等, 有些渠道( 屬于直墻) 還需要在原砌石上預(yù)打鋼筋或掛鋼筋網(wǎng)片后澆筑混凝土。萊蕪市雪野水庫(kù)灌區(qū)渠道大部分屬直墻, 在原砌石上預(yù)打鋼筋或掛鋼筋網(wǎng)片后再澆筑混凝土。

二、混凝土工程中常見的裂縫表現(xiàn)、成因及預(yù)防措施

1、干縮裂縫

　　干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。此類裂縫表現(xiàn)為表面性的, 縱橫交錯(cuò)、沒有規(guī)律、分布不均,但對(duì)渠道襯砌混凝土而言, 表面為多沿短邊方向分布。主要原因是混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果: 混凝土受外部條件的影響,表面水分損失過快, 變形較大, 內(nèi)部濕度變化較小, 變形較小, 較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束, 產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫, 相對(duì)濕度越低,水泥漿體干縮越大, 干縮裂縫越易產(chǎn)生。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成份、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。

　　主要預(yù)防措施: 一是選用收縮量較小的水泥, 一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥, 降低水泥用量; 二是在混凝土配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量控制好水灰比的選用, 同時(shí)摻加合適的減水劑; 三是嚴(yán)格控制混凝土攪拌和施工中的配合比, 混凝土的用水量絕對(duì)不能大于配合比設(shè)計(jì)所給定的用水量; 四是加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù), 并適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。冬季施工時(shí)要適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土保濕覆蓋時(shí)間, 并涂養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù);五是在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置合適的收縮縫。

2、塑性收縮裂縫

　　塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)前,表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。此類裂縫常出現(xiàn)在混凝土表面, 形狀規(guī)則長(zhǎng)短不一, 互不連貫, 裂縫較淺, 一般在混凝土澆筑后4~5h 左右出現(xiàn)。當(dāng)外界氣溫高, 風(fēng)速大, 氣候干燥時(shí)易出現(xiàn)。原因是混凝土澆筑后未能及時(shí)覆蓋保濕, 受風(fēng)吹日曬, 表面游離水分蒸發(fā)過快, 混凝土的強(qiáng)度不能抵抗這種應(yīng)力而裂縫; 水灰比過大, 墊層或模板過于干燥, 吸水率大; 水泥用量過多,過量使用粉砂; 渠道邊坡澆筑襯砌混凝土, 由于重力作用, 混凝土下滑。

　　主要預(yù)防措施: 一是選用干縮值較小早期強(qiáng)度高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥; 二是嚴(yán)格控制水灰比, 摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性, 減少水泥及水的用量; 三是澆筑混凝土之前, 將基層和模板澆水均勻濕透; 四是及時(shí)覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等, 保持混凝土終凝前濕潤(rùn), 或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù); 五是在高溫和大風(fēng)天氣要設(shè)置遮陽(yáng)和擋風(fēng)設(shè)施, 及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

3、沉陷裂縫

　　沉陷裂縫常見于渠底。表現(xiàn)為一般與地面垂直或呈現(xiàn)30°～45°方向發(fā)展, 較大的貫穿性沉陷裂縫, 往往上下或左右有一定的錯(cuò)距。其產(chǎn)生原因是渠底混凝土下面的地基或墊層壓實(shí)不均勻, 局部有松軟土基, 未經(jīng)夯實(shí)和地基加固處理。

　　主要預(yù)防措施: 一是對(duì)松軟土填土地基在上部澆筑混凝土前進(jìn)行必要的夯實(shí)和地基加固處理; 二是做好混凝土下部排水設(shè)施, 及時(shí)排除板下積水, 防止?jié)仓^程中地基被水浸泡; 三是對(duì)下部是保溫板的, 要注意連接牢固, 不得產(chǎn)生局部下沉。

4、溫度裂縫

　　溫度裂縫較其它裂縫要可表現(xiàn)為裂縫走向通常無一定規(guī)律, 大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯(cuò), 但一般薄板類的構(gòu)件和長(zhǎng)度較大的構(gòu)件、裂縫多平行于短邊; 深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊平行或接近平行, 裂縫沿長(zhǎng)邊分段出現(xiàn), 中間較密, 裂縫寬度大小不一, 受溫度變化影響較為明顯, 冬季較寬, 夏季較窄。表面裂縫一般出現(xiàn)在施工期間, 進(jìn)深裂縫或貫穿裂縫一般出現(xiàn)在混凝土澆筑后2～3 個(gè)月。原因是澆筑完的混凝土表面溫度與內(nèi)部溫度溫差過大, 或振搗不密實(shí), 彈性模量過低。

　　主要預(yù)防措施: 一是盡量選用低熱或中熱水泥, 如礦渣水泥, 粉煤灰水泥等; 二是減少水泥用量, 將水泥用量盡量控制在450kg/m3 以下; 三是降低水灰泥, 一般混凝土的水灰比控制在0.6 以下; 四是改善骨料級(jí)配, 摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量, 降低水化熱; 五是要振搗密實(shí), 提高彈性模量和抗拉強(qiáng)度; 六是預(yù)留溫度收縮縫; 七是加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù), 混凝土澆筑后, 及時(shí)用濕潤(rùn)的草簾、麻片等覆蓋, 并注意灑水養(yǎng)護(hù), 適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間, 保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節(jié), 混凝土表面應(yīng)設(shè)置保溫措施。以防止寒潮襲擊。

5、凝縮裂縫

　　凝縮裂縫表現(xiàn)為混凝土表面呈碎小的六角形花紋裂縫, 裂縫較淺, 常在初凝期出現(xiàn)。原因是混凝土表面過度抹平壓光, 使水泥和細(xì)骨料浮到表面形成砂漿層, 造成表面凝縮裂縫。表層灰漿過多, 也會(huì)出現(xiàn)這種情況。

　　主要預(yù)防措施: 澆筑完的混凝土應(yīng)抹壓1～2 遍( 但不要過多抹壓) 并及時(shí)噴涂一層養(yǎng)護(hù)劑, 并用塑膜覆蓋,保濕保潮。

6、凍脹裂縫

　　凍脹裂縫表現(xiàn)為澆筑完成的混凝土經(jīng)過幾個(gè)凍融循環(huán)而出現(xiàn)的裂縫,其成因: 一是混凝土配合比不符合要求, 外加劑摻量達(dá)不到要求, 抗凍性差, 或水灰比大; 二是混凝土下部防凍脹墊層達(dá)不到要求, 存水量過大, 因凍脹而造成混凝土破壞; 三是混凝土在澆筑時(shí)澆筑完成后未及時(shí)采取保溫措施, 造成裂縫。

　　主要預(yù)防措施: 一是配制混凝土?xí)r, 應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量, 按要求摻加外加劑; 二是寒冷季節(jié), 在混凝土澆筑時(shí)或澆筑完成后及時(shí)采取保濕措施; 三是做好混凝土下部排水, 及時(shí)排除, 防止凍脹破壞。

7、其他原因引起的裂縫

　　一是施工縫分縫不科學(xué), 長(zhǎng)寬比過大; 二是施工中分縫不及時(shí); 三是不按照規(guī)范規(guī)程要求施工等。

　　主要預(yù)防措施: 及時(shí)按設(shè)計(jì)要求分縫, 分縫一般不大于3m, 且長(zhǎng)寬比小于2∶1。對(duì)于機(jī)械化襯砌的薄壁渠道混凝土可利用機(jī)械本身配備的切縫機(jī)具進(jìn)行切縫。切縫一定要滿足設(shè)計(jì)深度要求。一般不淺于混凝土厚度的0.75 倍。

三、混凝土裂縫的處理

　　渠道混凝土厚度相對(duì)較小, 一般可采取表面修補(bǔ)處理。

1、處理的原則

　　認(rèn)真分析裂縫的原因, 根據(jù)不同的情況和使用要求, 采取不同的方法。處理后應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)原有的性能, 如耐久性、抗?jié)B性、抗凍性、保溫隔墊等功能。充分考慮技術(shù)上的可行和施工條件的許可, 力求經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、簡(jiǎn)單易行。另外, 處理方案還需經(jīng)設(shè)計(jì)單位批準(zhǔn)。

2、處理方法

　　混凝土裂縫的修補(bǔ)措施主要有以下一些方法。

　　表面修補(bǔ)法: 表面修補(bǔ)法是一種簡(jiǎn)單、常見的修補(bǔ)方法, 它主要適用于穩(wěn)定的、干燥的表面及深進(jìn)裂縫處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥, 在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂, 通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

　　嵌縫法: 鑿槽嵌縫或切槽, 即將裂縫切成深2cm、寬15~20cm 的凹槽, 或人工將裂縫造成寬10cm、深5cm 的V形槽, 在槽內(nèi)濕潤(rùn)后鋪涂預(yù)縮砂漿或丙乳砂漿抹平。深進(jìn)裂縫和貫穿裂縫可按照厚度沿裂縫條狀切除, 寬度為20cm, 重新澆筑, 澆筑時(shí), 在混凝土中按設(shè)計(jì)要求添加適量膨脹劑。

　　灌注法: 灌注法主要適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ)。它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中, 膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成整體, 從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥砂漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。

　　混凝土置換法: 混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法, 此方法是先將損壞的混凝土剔除,然后再置換入新的混凝土或其它材料, 常用置換的材料有: 普通混凝土或水泥砂漿, 聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

　　表面貼條法: 表面貼條法適用于移動(dòng)范圍不限于一個(gè)平面, 并有防水要求且不便于造槽修補(bǔ)的裂縫處理