水工混凝土裂缝的成因和预防措施探讨
关键词：混凝,裂缝,耐久性
1前言
在水利工程建设中，水工混凝土的裂缝较为普遍，尤其在薄壁结构的水工建筑物中裂缝几乎无所不在。严重影响着水利基础设施建设的发展速度，因此应在施工中应尽量采取有效施工方法控制裂缝产生，使水工建筑尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，以而确保工程质量。
2 水工混凝土裂缝形成的原因
2.1 混凝土本身特性因素
混凝土加水拌和后，水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应，析出的胶状碱(硅胶)从周围介质中吸水膨涨，体积增大三倍，从而使混凝土涨裂产生裂缝。
2.2 施工条件制约的因素
原材料质量、施工设备、运输方法、运输距离、现场对混凝土质量的控制和施工气候等条件的变化，这些施工条件都会对混凝土施工过程中的和易性和后期凝固造成影响，如：混凝土骨料中含有害物质，超过规定范围，会妨碍水泥水化，消弱骨料与水泥石的粘结，降低混凝土的强度;在炎热的大风天气施工时，混凝土表面蒸发过快，造成混凝土内部水化热过高，在混凝土浇筑数小时仍处于塑性状态，易产生塑性收缩裂缝等。
2.3 外力作用因素
其一，在混凝土硬化过程中面临约束时，混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩，因为受约束力的限制会在内部产生温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。其二，构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩时，出现垂直于构件纵轴的裂缝，在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并向上、下延伸。其三，当结构的基础出现不均匀沉陷时，就有可能会产生裂缝，随着沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。
2.4 水工混凝土特点因素
其一，除混凝土本身的塑性塌落引起裂缝外，水工混凝土水化时产生的大量水化热量得不到散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的形变超过极限引起裂缝：其二，大体积的混凝土在硬化过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生裂缝，宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件。其三，与一般混凝土接触媒质为空气不同的是，水工混凝土的接触媒质是水，当其面对侵蚀性水时，由于混凝土保护层厚度有限，特别是当混凝土密实性不良时，环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈，铁锈的体积比原来金属的体积大的多，会对周围混凝土挤压，使混凝土胀裂。
3 水工混凝土裂缝的预防
3.1设计过程中的预防措施
一是按《规范》要求设置必要的变形缝;
二是按照水介质的不同及作用水头的差别，选择合适的防水混凝土配制方法，确保抗渗等级符合要求;
三是在确定混凝土的配合比设计时， 在僳证混凝土具有良好工作性的情况下，尽可能的降低混凝土的单位用水量，以低砂率、低坍落度、低水胶比为基本原则，(可采用掺高效减水剂、高性能引气剂和高粉煤灰来达到设计目的)，使混凝土达到“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂效果。
四是明确提出混凝土施工温度控制的具体要求和混凝土养护的基本要求，对外加剂，如减水剂、引气剂、三乙醇安、氯化铁防水剂、氢氧化铁、密实剂等的品种和掺量须严格控制并详细说明，使混凝土收缩与膨胀相抵消。
3.2 施工过程中的预防措施
施工时，首先要严格控制原材料的质量，混凝土的原材料全部符合技术性能指标方可应用。其次是控制好混凝土配合比，要精确计量，加强坍落度抽检和混凝土施工全过程的控制，特别是对浇筑振实成型过程尤需严格控制，应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况，不能漏振、过振，以确保混凝土结构物的质量。
3.3 养护过程中的预防措施
混凝土温度保护和养护作为混凝土浇筑过程很重要的程序和环节，必须得到有效的控制和落处。应当与模板工程、预埋件工程等同样受到重视。对成形的水工混凝土工程，应根据不同的气候条件和温度条件，采用必要的保温和降温措施，以确保混凝土内外温差小于25。的前提下，严格按照设计要求进行定期的养护，以期达到最佳的凝固效果。
4 水工混凝土工程的裂缝修补
混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法：表面修补法，灌浆、嵌逢封堵法，结构加固法，混凝土置换法，电化学防护以及仿生自愈合法。
4.1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，可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
4.2 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、甲基丙烯酸酷、聚氨醋等化学材料。
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。
4.3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棍凝土结构进行处理。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。
4.4 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，然后再置换人新的混凝土或其它材料。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。
4.5 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结束语
裂缝作为混凝土结构中普遍存在的一种现象，应当引起行业人员足够的重视，特别是水工混凝土裂缝，处理不当或不及时，其引发的后果是严重的甚至是灾难性的，作为水利工程的从业人员，对水工混凝土裂缝的预防和处理，应作为一项重要的课题，立足实践，深入研究，长抓不懈，为确保工程安全稳定的工作，保卫国家和人民群众生命财产安全免遭损失作出应有的努力。