水工混凝土建筑物常见裂缝的防治

1水工混凝土建筑物常见裂缝的防治付长文许长银郑臣明（河南省豫北水利勘测设计院）摘要：裂缝是水工混凝土建筑物最常见的病害之一，属于物理性病害，是影响水工混凝土建筑物耐久性的首要因素，严重的将直接威胁到人民的生命、财产安全。在工程设计和施工中，如何防治水工混凝土建筑物的裂缝需引起高度重视。根据裂缝的性质和具体情况要区别对待、及时处理，以保证水工混凝土建筑物的结构安全。关键词：混凝土建筑物裂缝防治一、概述混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质的多项复合脆性材料。由于混凝土施工和本身变形和约束等一系列问题，使混凝土产生裂缝，微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土结构和功能不产生危害。但是受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，这些裂缝成为水工混凝土建筑物的病害，使混凝土内部的钢筋材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土结构的承载力和耐久性，严重的将直接威胁到人民的生命、财产安全。因此在工程设计和施工中，如何防治水工混凝土建筑物的裂缝需引起高度重视。二、水工混凝土建筑物裂缝的分类裂缝是水工混凝土建筑物最常见的病害之一，属于物理性病害，是影响水工混凝土建筑物耐久性的首要因素，按产生裂缝的原因不同，主要分为以下几种：1、荷载引起的裂缝荷载引起的裂缝是指由于荷载引起的应力产生的裂缝，可以细分为直接应力裂缝和间接应力裂缝。直接应力裂缝是由于设计、施工不合理，或非人为因素（如发生大风、大雪、地震等）引起的外荷载过大而产生的裂缝。次应力裂缝是指由于外荷载引起的次生应力产生的裂缝。是由于在设计外荷载作用下，结构的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次生应力导致结构开裂。22、温度变化引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变化，混凝土将发生变形，若变形受到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时及产生温度裂缝。引起温度变化的主要因素有：年温差，日照，骤然降温，水化热。3、收缩引起的裂缝在实际工程中，混凝土因收缩引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，素性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和碳化收缩。4、钢筋锈蚀引起的裂缝由于混凝土质量差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面，使混凝土周围混凝土碱度降低，引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分子发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2～4倍，从而对周围混凝土产生膨胀力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝。5、施工材料质量引起的裂缝配置混凝土时所采用的水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂不合格导致结构出现的裂缝。如水泥的安定性不合格，游离的氧化钙含量超标；砂石粒径太小、级配不良、空隙率大导致混凝土强度偏低；拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量高，导致钢筋锈蚀严重等。6、施工工艺质量引起的裂缝施工工艺质量引起的裂缝是指在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中施工工艺不合理，施工质量低劣导致工程出现的裂缝。三、水工混凝土建筑物裂缝的预防方法由于水工混凝土建筑物出现裂缝较多地与设计、施工和运行管理有密切关系，因此3要减少或预防水工混凝土建筑物出现裂缝，就要从以下几个方面采取预防措施：1、工程设计首先，水工混凝土建筑物的设计要严格按照国家现行有关标准执行，水工混凝土建筑物的设计要从按强度设计的模式中解脱出来，更多地考虑建筑物长期使用过程中由于环境作用引起结构材料性能劣化、腐蚀对结构产生的影响。其次，在建筑物的构造设计中采取措施，比如，对混凝土表面进行粉刷或涂膜延缓碳化或减少水质侵蚀，在有效范围内增大混凝土钢筋保护层，对混凝土裂缝最大宽度的允许值进行认真论证和严格限定，设置合理的伸缩缝、沉降缝和施工缝，让结构可以自由变形和不均匀沉降等，避免裂缝的出现。2、施工工艺建筑物的施工要符合工程设计和国家现行的施工规范、质量评定与验收规范的要求，严格执行工程施工监理和竣工验收制度，并进行耐久性专项质量检验；大体积混凝土要事先制定完备的温控措施计划，并在施工中严格执行；混凝土浇筑过程中严格控制钢筋保护层不受影响和破坏，改进施工机械，改善施工操作方法，确保混凝土均匀密实。加强混凝土养护，要从养护方法、时间和材料等方面下工夫。3、建筑材料合理选择水泥品种和标号，尽可能选用水化热小的水泥，适量掺加粉煤灰或矿渣等掺和料；严格对混凝土拌和用水进行检验，避免氯离子含量超标；尽可能采用较小的水灰比，减少混凝土的孔隙率；采用杂质少、粒径适中、级配好的砂石骨料，合理掺加减外加剂。四、水工混凝土建筑物裂缝的处理方法裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理，以保证建筑物的混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法：4表面修补法，灌浆、嵌逢封堵法，结构加固法，混凝土置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法。1、表面修补法表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。2、灌浆、嵌逢封堵法灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。3、结构加固法当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。4、混凝土置换法混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。5、电化学防护法电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处5的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。6、仿生自愈合法仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊)，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。五、结论裂缝是混凝土建筑中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，对保证建筑物和构件安全、稳定地工作将有重要意义。参考文献：[1]柏宝忠，王以仁．影响水工建筑物耐久性的主要因素及预防对策．水利水电技术．2004(10)[2]鞠丽艳．混凝土裂缝抑制措施的研究进展．混凝土．2002(5)[3]鞠丽艳，张雄．混凝土裂缝防治的两种新方法．施工技术．2002(7)[4]朱子明，张树军，吴菁.王以仁．水工混凝土建筑物裂缝产生原因．治淮．2004(12)