摘 要：水工混凝土结构中不可避免地存在着多多少少的裂缝，这些裂缝给水工建筑物的安全带来了一定的威胁，严重的还会给造成一定的经济损失，威胁着人类的生命。为此，通过深入研究，总结了裂缝的种类和成因，并提出了一些有效处理裂缝的方法。
关键词：水工结构；混凝土；裂缝
中图分类号：TB
文献标识码：A
文章编号：1672-3198（2014）11-0183-01
1 引言
水利工程是我国的基础产业工程，在水利工程基础设施建设高速发展的同时，水工混凝土结构中常存在着一些裂缝，这会使得建筑物的修理与加固费用增加，还会对建筑物本身的正常使用造成一定的障碍，使建筑物的使用年限缩短，造成一定的经济损失和资源浪费，严重的还会引发重大事故。因此，对水工混凝土结构中的一些常见的裂缝进行分析和研究是十分有必要的。
2 水工混凝土结构建筑物中的主要裂缝和成因
2.1 沉降裂缝
沉降裂缝的产生主要是由于混凝土构建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。混凝土浇筑经过振捣后，里面的粗骨料会沉落下来，挤出水分和空气，并会出现竖直方向上的体积缩小沉落，这种沉落受到钢筋、预埋件、模版、大的粗骨料以及先期凝固混凝土的局部阻碍或约束，或混凝土本身各部相互沉降量相差过大而造成的。这种裂缝造成的危害最大，一般很难后期修复。
2.2 温度裂缝
温度裂缝多发生在混凝土表面，其特点为：裂缝的走向没有一定的规律，出面大面积裂缝时甚至是纵横交错。这种裂缝基本上取决于温度，一般多发于温度变化较大，特别是大面积的混凝土表面。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生水化热，从而使混凝土内部温度升高，而混凝土表面因为昼夜温差过大，散热不均与，这样造成内外较大的温差，造成混凝土内外热胀冷缩的程度不同，使得混凝土表面产生一定的拉应力，当拉应力其强度极限时，就会在混凝土表面产生裂缝，并且裂缝的缝隙参差不齐，走向也通常无一定规律，受温度变化较为明显，冬季较宽，夏季较窄。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、抗疲劳能力以及抗冻能力降低。
2.3 干缩裂缝
干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。凝土干缩机理比较复杂，最主要的原因是混凝土内部空隙水蒸发变化时引起的毛细管引力，水泥水化生成的大量微细孔隙，在干燥条件下，胶体中自由水逐渐蒸发产生毛细管引力，胶体孔隙受到压缩，胶体的体积随着水分的蒸发减少而不断收缩，从而引起混凝土体积收缩。干缩裂缝多为表面平行状和网状的浅细裂缝，宽度多在0.05～0.2mm之间。通常会影响混凝土的抗渗性和承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥用量、骨料性质和用量，外加剂的用量等有关。
2.4 冻胀裂缝
结构、构件表面沿主筋、箍筋方向出现宽窄不一的裂缝，深度一般到主筋，主要是由于冬期施工混凝土结构、构件未保温，混凝土早期遭受冻结，将表层混凝土冻涨，解冻后，钢筋部位变形仍不能恢复，而出现裂缝、剥落而产生的裂缝。
3 水工混凝土结构建筑物裂缝的预防措施
3.1 从结构的设计方面来说
在设计上要特别注意结构容易产生裂缝的一些部位，如：高跨低跨处等，还应考虑到由于地基沉降的不均匀或者结构原因而引起的的薄弱环节，并在设计中加以解决。在构件的配筋率不变、截面符合要求而且浇筑方便可行的情况下，所用钢筋的直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。
3.2 从施工方案与预防方面来说
施工方案主要确定合适的施工缝隙间距，浇筑量、位置及构造、浇筑时间等。垂直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。水平施工缝应尽量远离受拉钢筋部位而设在混凝土的受拉区。浇筑时间不能选在炎热天气和昼夜温差较大的天气。若必须在炎热的夏季施工，则应做好材料的降温措施来控制混凝土的入模温度。
3.3 从施工质量方面来说
由于大多数裂缝都是由于施工质量问题而产生的，所以如果在施工阶段能很好地抑制裂缝产生，则在使用阶段就很少会出现裂缝了。因此，施工阶段是预防裂缝产生最主要的阶段，要留意以下几个问题：混凝土的配合比要合适，满足强度要求、施工要求的情况下，还要考虑从防止产生裂缝的需求出发；水灰比的选择要合适，在满足强度要求下，尽可能地少用水泥；钢筋的成型和模板安装位置要准确；浇筑和振捣要合理，振捣必须要恰当好处。
3.4 从工程养护方面来说
养护是施工的最后阶段，主要是让混凝土降温的过程缩小温差，以达到减小应力的目的。一般的养护方法是喷水，这对于对一般混凝土结构，减少表面收缩是可行的，但对于大体积混凝土结构，其养护就不能只局限于常规方法。具体说，尽量晚拆模，拆模后要立即覆盖或即使回填，以避开外界气候的影响。养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准，一般是7～28d，时间增加几天效果会更好。
4 水工混凝土结构建筑物裂缝的处理
4.1 工艺要求
必须严格控制施工质量才能使得修补裂缝达到预期的效果。因此，在裂缝修补工艺上必须做到：（1）对修补部位进行全面凿毛处理，清理除去裂缝表面附着物；（2）聚合物砂浆施工严格按配合比进行，控制原材料的质量，尤其是砂子的含泥量；（3）在施工过程中，要避免带水作业；（4）钢筋绑扎牢固，确保足够的保护层厚度；（5）施工温度在5～30摄氏度；（6）混凝土的养护要按时做好，确保混凝土的强度发展良好。
4.2 修补时机
一般在低水头或地下水位较低时进行裂缝的修补，且要在适宜于修补材料凝固的温度或干燥条件下进行。对于易受气温影响的裂缝，宜在低湿季节、裂缝开度中等偏大的情况下修补。对不受气温影响的裂缝，宜在裂缝稳定的情况下修补。
4.3 处理方法
（1）表面处理法法。表面修补法是一种简单、常见的修补方法。通常的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，防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响而继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
（2）充填法。用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽，然后作填充处理。
（3）灌浆法。此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。利用压送设备（压力0.2～0.4MPa）将补缝浆液注入砼裂隙，达到闭塞的目的，该方法属传统方法，效果很好。也可利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝，不用电力，十分方便效果也很理想。
（4）电化学保护法。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。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。
5 结语
由于裂缝的影响，很多水工混凝土建筑物受到着威胁和挑战，分析裂缝出现的原因，预防是关键，这需要在设计、施工，特别是在施工中加强注意，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，确保混凝土质量，减少裂缝隐患和威胁，以保证工程的高效、持久、安全。
参考文献
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