浅析河道混凝土衬砌裂缝产生原因与治理措施

浅析河道混凝土衬砌裂缝产生原因与治理措施

颜军

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摘要：河道衬砌又叫做“河底硬化”，属于河道专业治理范围。所谓河道衬砌，就是在河道两侧护坡及河底铺以水泥或石头，取代以前的土壤。目前河道衬砌工程中，以铺筑混凝土板最为广泛。但是在河道施工过程中，由于多方面原因导致混凝土开裂，本文就在施工过程中产生的原因与治理措施做了简单分析。

关键词：混凝土衬砌 裂缝 治理

1.前言

在河道混凝土衬砌施工过程中，必须根据施工强度，采用切实可行的施工工艺，制定合理的施工进度计划，选择合适的施工设备。但在施工过程中，往往由于人、机、料、方法、环境等因素，导致混凝土产生裂缝。

2.混凝土裂缝成因

2.1人为因素

施工现场边坡与河底的处理、保温板的铺设以及混凝土板的浇筑等过程中出现的导致混凝土板开裂的问题，主要集中在削坡施工人员、土工膜与保温板施工人员、抹面施工人员、模板支立人员等。

削坡施工人员施工操作中没有达到设计要求，边坡的平整度与压实度不够，导致后期混凝土板沉降、拱起，使混凝土板开裂。土工膜与保温板为混凝土板下层结构，施工人员在具体施工操作中没有做好缝合、焊接工作，铺设不够平直，对施工质量检查不够及时，致使保温板或者土工膜开裂，进而反射到混凝土板上，使其产生裂缝。抹面施工人员在混凝土板浇筑过程中振捣不够充分，尤其是对混凝土板四角周围振捣不充分、不及时，抹面砂浆的强度不够，对混凝土板的养护不够及时，导致混凝土板成型后失水，形成失水缺陷。由这些缺陷造成混凝土抗渗性能的降低和开裂。模板支立人员在模板支立过程中下表面缝隙未用水泥砂浆填缝，产生漏浆现象，降低了混凝土强度。模板内侧刷油不充分，使得模板拆除时破坏已成型的混凝土板，最终导致裂缝的产生。

2.2材料因素

混凝土配合比不合适，混凝土强度没有达到设计文件与相关规范标准的要求，在施工配料中出现漏配、少配或者错配。混凝土骨料直径过大,使得混凝土在振捣完毕后，在混凝土内部骨料自身重量的作用下，粗骨料等比重大的颗粒缓慢沉降密实，水气泡等比重小的成分被挤压浮至混凝土面层。在下沉过程中受到钢筋骨架的影响，阻碍了混凝土下沉，所以在钢筋附近就会出现裂缝，这种裂缝在塑性混凝土中尤为明显。

2.3施工方法因素

施工方法的不当也是造成混凝土开裂的一个很大的因素。地基处理方面，在渠道防渗工程施工前，土方的提前开挖时间不够长，使得地基土的水分不能很充分的自然风干，降低了土基的强度，增加了冬季冻胀的破坏。如果是新建渠道，有些地形则需要开挖，有的渠道则需要填方。挖方式渠道的基础比较坚硬，但其开挖面在开挖的过程中发生松动，在防渗体工程铺筑之前没有将其清理干净，然后回填，渠基整平、夯实。填方式渠道的基础比较松散，在衬砌前没有进行浸水预沉，达不到衬砌所需的密实度的要求。如果是改建渠道，在停止放水后没有及时尽早的扒松渠基风干，也没有按照实际情况回填新土并分层夯实，使得地基压实度达不到规范要求。模板工程方面，模板是混凝土工程的重要辅助作业，其主要作用是对新浇混凝土起成型和支撑作用，同时还具有保护和改善混凝土表面质量的作用。但是在实际施工过程中，制作加工模板的偏差超出了允许的偏差。模板的安装时对重要结构设控制点的数量不够，拼装不够严密准确，表面不够平整，产生了过大变形，导致漏浆，使得混凝土强度降低开裂。混凝土振捣密实时，没有根据结构物的条件选择适合的施工方法，例如当结构件截面尺寸较小或钢筋较密时，采用机械振捣，破坏了钢筋骨架结构。混凝土的运输方面，混凝土的运输是连接混凝土的拌和和浇筑的中间环节，在施工过程中没有很好的做到随拌、随运、随用的要求。运输设备不够严密、不够平滑，造成运输过程中的混凝土初凝，分离、漏浆、泌水等，运输时间超过混凝土的初凝时间，使得混凝土失去塑性。混凝土养护方面，养护的不当也会导致裂缝的产生，忽视对新浇混凝土的早期养护工作，没有达到养护时间(一般为14天～28天),出现裂缝的可能性很大。

2.如果在养护过程中混凝土的降温和保温工作没有落实做好,最终也会导致混凝土裂缝问题的发生。未采取必要的降温措施,导致水化热高峰集中出现。当混凝土板振捣成型后,仍没有采取必要的蓄水保温措施,或者没有采取表面覆盖薄膜、湿麻袋等措施养护,以致因混凝土内外温差过大而引起温度裂缝。

4环境因素

环境的因素主要是温度与湿度的变化。温度的变化主要会引起很大的温度应力的变化，而温度应力的变化往往会引起温度裂缝的产生。热天浇筑混凝土时浇筑厚度过厚，浇筑层面不能散热，没有采取降温措施，拆模时间不合理，气温骤降时没有进行表面保温，导致混凝土表面发生急剧的温度梯度，施工中长期暴露的混凝土浇筑快表面或者薄壁结构，在寒冷季节未采取有效的保温措施。

3.裂缝治理措施
　　裂缝的出现不但会影响衬砌的整体性和抗渗性，还会引起钢筋骨架的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理，以保证衬砌结构的稳定耐用。

　　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，混凝土置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法。
　　3.1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，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
　　3.2.灌浆、嵌逢封堵法
　　灌浆法主要适用于对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、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
　　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。
　　3.3.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，然后再置换入新的混凝土或其他材料。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。
　　3.4.电化学防腐法
　　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。
　

4.结束语

目前随着我国南水北调项目的顺利进行，很多地方主干渠等供水渠道项目也开始进行原有河道的治理，主要工作集中在河道两侧护坡与河底的防渗。渠道是远距离调水的基本载体，防渗是渠道安全输水的关键。而混凝土板是目前应用最为广泛的防渗措施，我们必须认真研究、编制施工组织设计，采取合理、切实可行的施工方法以及严格的施工制度，确保混凝土板质量。这同时也是对节约水资源的很好保证。

参考文献：

[1]水利工程施工，武汉大学出版社

[2]李立全，混凝土工手册，中国建筑工业出版社

[3]李亚杰，建筑材料，中国水利水电出版社