摘要：通过对以往混凝土工程结构设计理念的丰富与发展, 提出水工混凝土结构裂缝的危害控制。旨在对水务工程、市政工程、道路及桥梁交通工程的设计、施工、建设管理等方面, 具有一定的指导意义。

关键词：混凝土结构 裂缝 危害控制 防渗涂层

中图分类号tv543+.6 文献标志码a 文章编号1673- 4637( 2007) 06- 0044- 03

无论是施工期或是运行期, 都会发现结构存在或多或少的宽窄不一的各种裂缝。至于裂缝的危害及其后果, 主要是引起水渗漏和钢筋锈蚀, 以及影响结构的整体性和耐久性。因此, 一旦结构出现危害性的裂缝( 通常指贯穿性裂缝) 后, 必须进行修补以防渗漏。然而, 当结构出现贯穿性裂缝后, 靠修补是很难恢复结构整体性的, 只是不得已而采取的补救措施。所以, 笔者建议在设计或施工阶段就应该着手安排在原受力结构表面设置一层柔性防渗防护层, 使之成为受力结构和防渗结构相结合的新型结构, 实现水工混凝土结构裂缝的危害控制。

1 混凝土结构的裂缝是不可避免的

1.1 设计允许混凝土开裂

众所周知, 钢筋混凝土结构设计的一条基本原则是假设受拉区允许开裂, 因此结构在某些部位出现裂缝并不是破坏的象征指标。结构在荷载作用下, 由于混凝土抗拉强度很低, 受拉区通常有裂缝出现, 一般结构构件是带裂缝工作的。虽然到达设计最大荷载的情况很少, 时间也不会太长, 但由荷载引起的横向裂缝宽度会随荷载的变化而变化。当荷载减小时, 裂缝会有所闭合。因此, 钢筋并不能防止裂缝出现, 但它可以限制裂缝的开展。

1.2 施工期和运行期常常出现裂缝

混凝土结构中产生裂缝的原因很多, 其中最主要的是温度和湿度的变化。由于混凝土材料的脆性和不均匀性, 以及施工分缝分块不妥或结构型式不尽合理, 浇筑混凝土振捣不密实、模板变形、地基不均匀沉降等因素都会引起裂缝。早期混凝土强度低, 如遇不利的温湿条件, 养护不周也会引起裂缝。在严寒地区, 外界气温的变化, 气温骤降, 寒潮袭击, 也都容易引发裂缝出现, 混凝土的保温措施至关重要。

施工期间, 水泥水化放出大量热, 内部温度不断升高, 在结构表面会引起拉应力; 后期降温过程中,由最高温度降到运行期间稳定温度, 往往在混凝土内部引起相当大的拉应力; 运行期间外界气温和水温的变化也会引起很大拉应力。这种温度拉应力有时可超过其他荷载所产生的拉应力, 设计中不得不增加配筋,拉应力主要由钢筋承担, 或者增加断面, 依靠混凝土本身承受很小的拉应力。

1.3 过去和现在有不少的混凝土坝都出现了裂缝

通过对国内典型混凝土坝情况调查与分析发现,过去和现在有不少的混凝土坝都出现了裂缝或施工冷缝, 如: 三峡工程大坝混凝土裂缝、青铜峡大坝电站坝段贯穿性裂缝、潘家口水库主坝水平裂缝、虎盘水电站大坝裂缝、丰满大坝溢流面裂缝、李家峡水电站主坝裂缝、东江水库坝体混凝土裂缝等。尽管人们对缝隙渗漏问题一直在寻求消除的办法, 但至今尚未奏效。碾压混凝土坝的渗漏现象, 往往都是发生在浇筑层的接缝处。实践经验表明, 即使经过仔细的处理,水平施工缝仍是抗渗的薄弱环节。

2 裂缝的危害

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝, 正是由于这些, 初期混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的。影响混凝土结构开裂的因素很多而且复杂, 其中温度和干湿变形的影响最大。混凝土结构出现危害性裂缝后,必须进行修补加固, 以恢复结构的整体性或防止渗漏。

裂缝的危害性主要有以下几点。

2.1 裂缝影响结构的整体性

当结构出现贯穿性裂缝以后, 要恢复结构的整体性是很困难的。裂缝开展得很宽将预示着结构临近破坏, 并且可能伴随着混凝土剥落。剪切裂缝多产生于靠近支座或大的集中荷载附近, 早期的温度裂缝直接影响到钢筋混凝土构件的完整性。当裂缝影响了剪应力的传递时, 它会影响到结构的安全。大多数裂缝并不会危及结构的安全, 但它们可能发展, 并引起严重的后果。

2.2 裂缝导致结构使用功能上不正常

对堆石坝混凝土面板而言, 由外部环境产生的早期温度裂缝往往贯穿整个截面厚度, 这样会引起渗漏。对挡水建筑物来说, 裂缝渗漏水会严重影响建筑物的使用功能, 即使水量的损失本身并不严重, 但裂缝的存在往往会限制蓄水位。

2.3 裂缝会影响结构的耐久性

所有现行的标准和规范都把限制裂缝的宽度作为一项耐久性指标。横向裂缝通常是指垂直于