水利工程混凝土裂缝原因及对策分析

混凝土是由水泥、细骨料、粗骨料、水和外加剂按照一定比例拌和而成的非匀质脆性材料，为工程中必不可少的建筑材料。

一、裂缝的种类

混凝土裂缝按深度不同分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝；按裂缝开度变化可分为死缝、活缝和增长缝；按产生原因分为干缩裂缝、塑性收缩裂缝、沉陷裂缝、温度裂缝等。

1、干缩裂缝。干缩型裂缝主要出现在混凝土养护以后两周左右。由于混凝土容易受到外界条件影响，在其硬化后，表面因为水分的蒸发，水分损失多，就会产生变形，从而导致干缩。当混凝土表面大面积的干缩变形被内部约束后，而内部的湿变化小，发生的变形也比较小，就会产生强大的拉力，从而造成混凝土表面的干裂。干缩裂缝呈平行状或网状，一般会在构件短方向分布且出现在表面很浅的位置。

2、塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝发生在混凝土凝结之前。由于混凝土浆体中水分会流向表面，并且迅速蒸发，使得水分损失逐渐增加，造成急剧的体积收缩。而此时的混凝土还没有形成一定强度，从而导致混凝土表面的裂缝。这种裂缝一般出现在刮风且风力较大与干热的天气中，该裂缝较浅，呈中间宽，两端细且长短不一、连贯的状态。

3、沉陷裂缝。沉陷裂缝主要是由于地基土质的松软且不匀或是回填土未经夯实处理，建筑物在使用过程时被水长时间的浸泡而导致的不均匀沉降产生的。另外，模板支撑间的距离过大和模板的刚度不够强等因素也会导致深陷裂缝，尤其是在冬天，模板支撑在冻土层上，由于天气的影响，冻土层在解冻之后容易发生不均匀的沉降，这就会使混凝土产生裂缝。该裂缝一般为深进或贯穿性裂缝，它的走向与沉陷的情况相关。

4、温度裂缝。温度裂缝是因为混凝土内外温度的差异或季节变化时的气温差异过大而产生的。在混凝土浇筑过程中，水泥发生化学反应释放出大量的热，导致混凝土内部的温度上升并在之后下降。因为混凝土内部散热慢，表面散热快，这样就会形成温差，从而使混凝土表面出现温度应力，当混凝土的抗拉强度小于这种温度应力就会产生裂缝。另外，在混凝土养护期间，若受到寒冷空气的影响，也会使混凝土表面发生裂缝，虽然这种裂缝较浅，危害性较小，但是对其加强控制也非常重要。

二、裂缝形成的原因分析

混凝土裂缝形成的原因非常复杂，往往是多种不利因素综合作用的结果。据有关统计，施工不规范造成的混凝土裂缝占80%左右，材料质量差或配合比不合理产生的裂缝占15%左右，设计不当引起的裂缝可能占5%。

1、混凝土生产时原材料计量误差大，尤其外加剂的掺加随意性大，没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量，造成混凝土水灰比增大。此外，在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍。

2、采用整体式钢模板台车施工，混凝土浇筑时不振捣或漏振，混凝土均质性差。

3、夏季施工时砂、石料露天堆放，无切实有效的降温措施，混凝土入模温度高。冬季施工时采取的防寒保温措施不力。

三、裂缝常见修补方法

裂缝修补除了以恢复防水性和耐久性为主要目的外，也可从结构安全及美观角度出发而进行修补。在满足修补目的的前提下，还必须考虑经济性、明确修补范围及修补规模等。

1、充填法

此法适合于修补较宽的裂缝（裂缝宽度大于0.5 mm）。具体做法是沿裂缝处凿U形或V形槽，槽顶宽约10 cm，在槽中充填密封材料。充填材料可用水泥砂浆、环氧砂浆、弹性环氧砂浆、聚合物水泥砂浆等。如果钢筋混凝土结构中钢筋已经锈蚀，则将混凝土凿除到能够充分处理已经生锈的钢筋部分，将钢筋除锈。然后进行防锈处理，再在槽中充填聚合物水泥砂浆或环氧树脂砂浆等材料。对于活缝，沿裂缝走向开一个U形槽，槽底垫一层与混凝土不粘的材料，再填充弹性嵌缝材料，使其与槽两侧粘结。这样嵌缝材料沿槽的整个宽度可自由变形，裂缝发生张拉变形时，不会把嵌缝材料拉开。

2、表面覆盖法

这是一种在微细裂缝（一般宽度小于0.2 mm）的表面上涂膜，以提高其防水性及耐久性为目的的修补方法，分为涂覆裂缝部分及全部涂覆2种方法。这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部，对延伸裂缝难以控制其变化。表面覆盖法所用材料视修补目的及其建筑物所处环境不同而异，通常采用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。施工时，首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛、清除表面附着物，用水冲洗干净后充分干燥，然后用树脂充填混凝土表面的气孔，再用修补材料涂覆表面。

3、注入法

注入法分为压力注入法与真空吸入法2种。压力灌浆法适用于较深较细的裂缝，而真空注入法是利用真空泵使缝内形成真空，将浆材吸入缝内，该法适用于各种表面裂缝的修补。灌浆材料有水泥浆材、普通环氧浆材、弹性环氧浆材等。

4、对约束性条件进行改善。改善约束性条件主要分为三个方面，一是合理的分清裂缝和板块，二是尽量避免基础起伏偏大，三是合理的安排施工，尽量不要把侧面长期的暴露。此外，还应该加强混凝土的性能，提高混凝土防裂的功能，要对其加强养护。