水工建筑混凝土裂缝产生的因素与加固措施
2015-03-24
混凝土是一种非均质脆性材料，通常是由水泥、骨料以及其他外加材料混合而成，裂缝的存在不仅降低了建筑物的稳定性、整体性、安全性，而且还会进一步的引发其他问题的产生。因此研究水工建筑混凝土裂缝的产生原因以及提出建设性的建议有一定的现实意义。
1、水工建筑物混凝土裂缝种类
裂缝作为水工混凝土中最为常见的病害之一，主要是由以下因素引起的：温度、载荷、地基的变形、钢筋的锈蚀、收缩、冻胀、化学腐蚀以及水泥水化热温升、混凝土质量差等。裂缝的存在致使大量的珍贵水资源浪费，使得本该就缺水的灌区更是出现了“水中旱”。
1.1超载裂缝
超载负荷主要是后期的使用中由于不正规的使用所导致的受力不均以及变形而产生的裂缝。这种裂缝一般产生于受力力矩最大的地段，裂缝的形成呈现条状，而且收缩不均匀，没有固定的延伸方向。这种情况可以通过人为的控制，例如避免不适当的施工荷载来避免。
1.2收缩裂缝
收缩裂缝的产生主要是外部气温的作用引起的水泥的水化热。其裂缝的形状一般为规则的条状，没有明显的交叉，并且多发于结构的变截面。由于在水工建设混凝土中，大体积的混凝土的柱子以及梁板多为变截面，因此常受此问题的困扰，危害很大。
1.3温度裂缝
温度裂缝的特点为：裂缝的走向没有一定的规律，出现大面积裂缝时甚至是纵横交错。当出现在梁板类尺寸较大的结构时，裂缝的走向一般平行于较短的边；贯穿性的或者是深入性的温度裂缝的走向一般沿着短边，而在长边方向出现分段，并且是两边稀疏中间稠密。这种裂缝一般多发于温度变化较大，特别是大面积的混凝土表面。产生的裂缝的缝隙宽度不宜，基本上取决于温度，随着热胀冷缩的效应呈现出冬天窄、夏天宽的规律。这种成因的裂缝会导致钢筋的锈蚀使得混凝土碳化，致使抗渗力、抗疲劳能力以及抗动能力降低。
1.4沉降裂缝
沉降裂缝的产生主要是由于混凝土构件的差异以及地基的差异而引起的剪应力超过所能承受的最大值而出现的裂缝现象。由于工程建设各个时期的标准不一，渠道的比降和断面各段不同，也就自然的极易引起因地基、断面的处理不一致所造成的沉降裂缝。这种裂缝一般与地面垂直，其宽度受到其他因素的影响，一般与沉降的强度成正比。这种裂缝成因造成的危害最大，一般很难后期修复，因此在设计之初要充分地考虑此问题，并在施工中加强相应的巡视与观测。
2、混凝土裂缝加固方法
所述的加固手法都是基于在调查后确认裂缝问题不会影响承载力的前提下才可进行。通常使用到的裂缝加固措施有：粘贴加固法、围套加固法、钢箍加固法、注入、充填法以及表面修复法。
2.1粘贴加固法
使用此方法之前要将钢材的表面以及混凝土的表面清理干净，使用改性的环氧树脂与粘结剂，将型钢或者钢板与混凝土连为一体，控制粘结的厚度为 3mm左右。
2.2围套加固法
此方法是通过在结构的外面加固外钢筋混凝土围套，以达到提高承载力、加大截面与钢筋的目的。当出现的裂缝较为严重，并且在周围尺寸条件允许的情况下，可将裂缝钢筋的保护层凿掉，加固一层钢丝网。比较大型的设施基础一般采用加固钢板箍带的方式。
2.3钢箍加固法
钢箍加固法是针对裂缝的宽度、深度或者出现的部位影响到了结构的安全性时进行的结构加固法。通过在结构裂缝的周围加 U形的钢套箍或者螺栓，以达到防止裂缝进一步恶化以及加强承载力及刚度的目的。注意施工中应保证使用的钢套箍与混凝土的表面要紧紧地贴在一起，使其成为一体。
2.4注入法
注入法是处理裂缝宽度较窄而且较深的有效手段。其原料是粘度较低的环氧树脂，通过一根注入管以及电动泵，将原料注入裂缝。具体的施工中必须将裂缝的其他部位堵住，如果在经过检测发现此裂缝已经影响到了结构的安全，此时可以考虑钢箍加固法以及围套加固法等。
2.5充填法
当出现的裂缝较宽、浅时，可采取充填法。其材料为树脂砂浆、沥青或者水泥砂浆，将裂缝凿成V字形或者凹槽的形式，然后将原料填充进去。
2.6表面修复法
此方法主要适用于裂缝不是较为明显或者较窄的情况，其目的是保证工程的外观以及提高耐久性。使用的修复材料主要是环氧类树脂薄膜或者玻璃布，将其沿着混凝土裂缝的表明进行铺设即可。
3、预防混凝土裂缝的方法
3.1设计方面
设计环节作为防裂缝的第一环节，应该着重考虑易于产生裂缝的部位，例如高低跨处、浅基与深基，同时针对可能发生结构问题以及地基不均匀沉降的薄弱环节，在设计予以避免。例如在构件方面可以根据配筋的选配、构件截面的设计同时又不失方便的条件下将钢筋的直径以及间距设计的尽量小，以减轻开裂。
3.2施工方案与预防方面
施工方案要确定一定的浇筑量、浇筑时间、构造、位置以及施工缝间距及振捣。施工缝的分割处最好设在剪应力及弯应力较小或者变截面处。同时当天气炎热时要对材料适当的降温，以达到混凝土的入模温度。
3.3施工质量方面
施工阶段不规范所产生裂缝的可能性高，施工中应该注意以下问题来避免裂缝的产生：适当的水灰比、混凝土配合比、模板的安装位置、钢筋的成型、材料表面的清理、浇筑以及振捣操作等。
3.4养护方面
养护作为施工的最后阶段，其主要的目的是让混凝土降温的过程缩小温差，以达到减小应力的目的。施工中采用喷水作为养护方法，但这只适用于小体积的混凝土；当混凝土的体积较大时为了避免温差造成裂缝可以采取晚拆模，在拆模后尽快地覆盖以及回填的措施。养护期的确定要根据混凝土的强度变化，相应的延长时间可以得到较好的效果。
4、结语
针对近年来灌区出现的一系列质量问题及具体的成因，采取行之有效的加固措施是保障人民利益的重要工作。水工建筑混凝土施工中要以预防为主，加强设计施工阶段的监察工作，尽量避免结构裂缝并减少裂缝的数量、宽度及长度，以保证工程的高效、持久、安全。
