水利工程混凝土渗漏的成因分析与防治措施_水利工程论文发表

分类：水利论文发表 时间：2011-08-24 09:00 关注：(1)

水利工程混凝土渗漏的成因分析与防治措施

刘志钧

[摘要] 文章作者通过对水利工程中混凝土裂缝产生原因的分析，根据渗漏处理原则，提出了具体的预防控制措施以及一些常用处理方法，从而达到混凝土渗漏有效控制的目的。

[关键词] 水利工程；混凝土；渗漏处理；裂缝成因；预防措施

0 前言

水利工程的混凝土施工往往具有体积大的特点，因而在混凝土施工中存在着一些安全隐患，再加上水利工程建筑物常年处于有水环境中，出现渗漏现象是不可避免的。了解水利工程混凝土渗漏的原因、防治措施及如何处理是解决水利工程建筑物渗漏问题的关键。

1 渗漏处理的原则

渗漏处理是为了消除渗漏给水利工程建筑物带来的危害，增强建筑物的耐久性和安全性，最终达到延长其使用寿命的目的。渗漏处理方案必须根据渗漏调查、渗漏原因分析并结合水利工程建筑物的环境条件和特点，综合选择适当且经济的修补方案。

渗漏处理一般采用防水堵漏的方法。为了能有效地止水和降低建筑物内部的水压，防水堵漏应尽可能地靠近渗漏源头，这样有利于建筑物的稳定。渗漏修补一般应选择在无水期或枯水期进行。如果必须在有水状态下进行修补，就应严格遵循“上载下排，先排后堵”的实施原则。

2 混凝土裂缝产生的原因

混凝土为脆性材料，其抗拉强度远小于其抗压强度，当结构拉应力超过混凝土的抗拉强度，在混凝土结构上将出现裂缝(裂缝多半为弯曲裂缝，而且是拉裂缝)。对于裂缝成因的分析应从结构内力大小、混凝土材料性能、混凝土施工时的配合比、运营管理水平和运营环境等方面着手，一般混凝土裂缝产生的原因并非单方面的，而是由多种因素组合引起的。

2.1 常见的裂缝成因

（1）干缩裂缝

混凝土在浇筑完成后的养护阶段会发生体积收缩现象。混凝土中多余水分蒸发、含水量降低而产生体积减小的收缩称为干缩。因水泥水化作用引起的混凝土体积减小可视为混凝土的自收缩，由于收缩量较小，一般将自收缩和干缩一并考虑。

干缩裂缝的产生原因主要是混凝土浇筑后养护不当，造成混凝土表面水分散失过快，混凝土内外的不均匀收缩，引起混凝土表面开裂；或者由于混凝土体积收缩受到外界约束，而出现干缩裂缝；或者是混凝土采用含泥量大的粉细砂配制，也容易出现干缩裂缝。

（2）温度裂缝

温度裂缝是由于混凝土内部的温度和混凝土表面的温度相差较大而引起的。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热（当水泥用量在350~550kg/m3，每立方米混凝土将释放出17500~27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高）。

由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。

在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。

温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

（3）不均匀沉降裂缝

不均匀沉降裂缝多属于贯穿性的，其走向与沉降情况有关，一般沿与地面垂直或呈 30°~45°角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系，而且与荷载的大小有较大关系。另外，由于模板刚度不足、支撑没有固定牢固或者拆模时间过早，也会引起不均匀沉降而出现裂缝。

（4）钢筋锈蚀裂缝

由于混凝土浇筑、振捣不良、钢筋保护层较薄、钢筋保护层在施工中被破坏、钢筋保护层处混凝土有缺陷、混凝土中加入了过量的氯盐外加剂及钢筋堆放保管不善，导致混凝土胀裂，此种类型的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现，而且裂缝中可见铁锈的颜色。

3 预防控制措施

3.1 对设计的控制

在设计上要注意到那些容易开裂的部位，如深基与浅基、高低跨处等，应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节，在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且在浇筑方便的情况下，钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。

3.2 对原材料的控制

针对工程特点，水泥选用抗冻性好、干缩小的普通硅酸盐水泥，由于普通硅酸盐水泥的水化热高，为降低水化热，应在混凝土中添加一定比例的粉煤灰；对已经锈蚀的钢材要认真除锈、严格检查，不得将已经锈蚀而未经除锈的钢材用于工程中：对复合型外加剂中的氯盐含量作严格控制，尽可能的选用不含氯盐的外加剂。

3.3 施工过程中的控制

在混凝土强度满足要求的情况下，尽可能地选用水灰比小的配合比，对于地处寒冷地区的室外的池体构筑物，最大水灰比不得大于0.55。拌制混凝土时必须严格按照配合比配料，严禁随意更改，做好各组分特别是外加剂、粉煤灰的计量工作，既不能多加，也不能少加；混凝土的养护工作应尽可能利用平均气温高于+5℃的自然条件，对混凝土采用覆盖浇水养护，根据天气的变化合理确定浇水的频率，使混凝土能够在养护期内能满足保持水泥水化作用所需要的温度和湿度条件。

4 水利工程建筑物裂缝处理常用的方法

4.1 压力注浆法修补裂缝

对于有防渗要求的混凝土裂缝的修补，灌浆法较为适用，它可分为机械动力法和低压注浆法。机械动力法：利用压送设备（压力0.20～0.40MPa）将补缝浆液注入混凝土裂缝，以达到闭塞的目的，该方法属传统方法，其效果很好。操作十分方便，效果也很理想。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。

4.2 开槽填补法修补裂缝

沿混凝土裂缝开凿成槽，用聚合物水泥砂浆将其填补封闭的方法称为开槽填补法。适用于结构允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝。

4.3 涂抹封闭法修补裂缝

在混凝土表面涂刷防水涂膜以封闭细微裂缝的修补方法涂抹封闭法，适用于宽度小于 0.20mm 的细微裂缝的修补。

4.4 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。

5 结语

混凝土裂缝及伸缩缝渗漏是混凝土水利建筑物常见病害，对水利混凝土建筑的安全构成直接危害。因此，加强对水利混凝土渗漏的成因与防治的研究，减少渗漏危害的发生，对水利混凝土建筑物的安全运行，具有十分重要的意义。

参考文献：

[1] 黄国兴.水利混凝土建筑物修补技术及应用[M].北京：中国水利水电出版社，2002.

[2] 鞠丽艳. 混凝土裂缝抑制措施的研究进展[J]. 混凝土，2002（5）：11-14.