混凝土裂缝渗漏水利工程论文

我国东部地区的土壤与水中的硫酸盐浓度通常都属于中等侵蚀的水平，因此，不会对混凝土的耐久性造成过大的破坏，由于这个因素，这个地区的工程设计与混凝土的配比中往往就忽视了自然客观环境对混凝土耐久性的影响。随着我国水利工程建设的不断发展，尤其是在大型水利工程建设方面无论在数量上还是在规模上都达到了建国以来的最高水平，但质量问题也越来越受到人们的关注。通过对从近几年水利工程中出现的质量事故来看，例如：2006年南水北调东线德州某水库的混凝土衬砌板，经过一年多的运行就发生了大规模的混凝土裂缝渗漏现象，并且很大一部分混凝土衬砌块的强度完全丧失，至今其原因不明。事隔两年以后，山东胶东调水工程近100km的渠道和水工建筑物，在施工结束后3～6个月发生大规模破坏，其对于整个项目的工期及安全等都产生了严重影响。在大型水利工程建设施工中，由于混凝土本身为透水介质，因而在水利工程中混凝土容易出现裂缝，裂缝出现不但要影响工程的整体质量，更严重的有可能让水利工程的结构产生安全隐患或导致破坏。在本文研究中，笔者将深入分析混凝土裂缝渗漏产生的原因，并在此基础上探讨如何防治水利工程中混凝土裂缝渗漏的具体措施。

一、工程概况

山东省胶东调水工程，是南水北调东线工程的重要组成部分，是山东省内最大的水利工程。输水线路总长482km，全线共设9级提水泵站、3座隧洞、6座大型渡槽、417座水闸、倒虹吸、桥梁等建筑物，设计年调水量1.43亿m3。工程的101标段～110标段近30km的混凝土结构于2008年6月至10月施工，但自2009年2月20日起，陆续发现103～105标段已衬砌完毕的混凝土预制板出现渗漏、龟裂、脱皮，甚至崩解破碎，其强度完全丧失，106、111标段渠内在无地下水侵入的情况下也发生了类似的现象，这些标段的水工建筑物如水闸、涵洞、倒虹吸等也发生了根部脱皮、剥蚀破坏，发生了严重的粉毁和剥蚀现象，并有大量的白色析出物。从工程施工到工程破坏共经过1个冬季，根据气象资料和工程实际，工程在这个冬季共有1次寒潮袭击，冻融次数为7～10次。水工混凝土在如此短的时间内出现如此严重的破坏实属罕见。

二、胶东调水工程混凝土裂缝渗漏产生的原因

在胶东调水工程工程项目中，所使用的混凝土属于是多相复合的脆性材料，其具有一定的抗拉强度，但是当其所承受的拉应力超过其自身的抗拉强度时，混凝土则会出现裂缝，我们可根据其产生的原因将裂缝分为温度缝、收缩缝、施工缝等。

（一）温度裂缝

在胶东调水工程工程施工过程中，混凝土在凝固（即：从半固态到固态）过程中水泥与水会发生化学变化，因此其内部的温度可能会表现出上升趋势。若混凝土内部的温度无法散去则会引起温度应力，进而出现外部受拉、内部受压的现象。由于混凝土在未完全凝固时其抗拉强度较低，因此在温度应力的作用下便会产生裂缝。

（二）收缩裂缝

在混凝土凝固过程中，水泥颗粒与水分相互结合或者水分的蒸发，使得混凝土的体积不断的缩小这就叫凝缩或干缩，而这两种可合称为收缩。胶东调水工程中混凝土的收缩过程是由外至内的，进而形成含水梯度，这样便出现了内外收缩差，而在混凝土内部形成压应力，表面形成拉应力，当混凝土的拉应力超过抗拉强度时便会出现收缩裂缝。

（三）施工裂缝

在胶东调水工程项目施工中，当混凝土浇筑后未及时进行压实抹光、洒水养护，这样混凝土表面的水分因风吹日晒而快速蒸发，由于体积缩小而出现变形，这是引起裂缝的主要原因之一；除此之外，在施工过程中混凝土的力学性能还未达到抗裂能力时便提前拆摸，这样也会导致混凝土出现裂缝。

（四）混凝土塑性坍落引起的裂缝

裂缝的成因：这类裂缝的形成是由于混凝土在塑型过程中，因为混合料里的固体颗粒会因为重力的影响先下沉移而会出现水向浮动的情况。当钢筋骨架或模板产生约束作用的时候，在上部容易出现裂缝，这些裂缝都是沿着钢筋长度方向形成的，这种塑型坍落主要是在混凝土浇筑的前几个小时内。

（五）碱-骨料化学反应引起的裂缝

裂缝的成因：碱-骨料反应是指混凝土里面间隙中的水的碱性溶液跟活性骨料产生的化学反应，这种化学反应，会有硅酸凝胶的形成，这类物质具有一种特性，遇到温水会产生膨胀作用，这就会导致混凝土胀裂，开始在混凝土表面形成不规则的细小裂缝，然后由表及里发展，裂缝中充满了白色深沉。

三、胶东调水工程混凝土裂缝渗漏的防治措施

在处理胶东调水工程项目中因混凝土出现裂缝而引起的渗漏时，首先需要观察裂缝产生的原因、渗漏范围和渗漏量以及对工程的影响程度等等因素，然后再根据其具体情况采取具有针对性的防治措施。

（一）基础渗漏防治措施

本文研究的工程项目所在地区的地质条件全是东部地区，因此极易忽略渗漏问题。对于此类问题我们一般采用帷幕灌浆技术，主要是利用加深加厚阻水帷幕来阻止基础渗漏问题，一般帷幕灌浆设计包括：灌浆压力、帷幕灌浆深度、帷幕灌浆厚度以及长度等方面。

帷幕灌浆技术主要是利用具有胶凝性的化学溶液或者浆液，将其按照规定的比例或浓度进行混合之后利用机械（或浆液自重）对其进行施压，通过埋管、钻孔等方法将其压送至岩体或其它物体（混凝土，砂、充填土等）的空洞、孔隙或裂隙中，这样便会形成一定宽度的阻水帷幕，进而减少裂缝的渗流量[1]。

（二）点漏防治措施

若混凝土出现孔洞渗漏，则可采用灌浆堵漏法。此方法主要适用于漏水量大、水压较大以及孔洞较大的孔洞封堵，另外也可用于内部密实性差、蜂窝孔隙较大的混凝土渗漏及回填处理。灌浆堵漏法，首先需要将漏水孔口的外形凿成喇叭形状，之后再从灌浆嘴将快凝灰浆埋入，并迅速封闭灌浆管四周，让漏水沿着管道集中排除，最后再使用高强度的砂浆回填至原混凝土面（若有需要可采取立模来对其进行养护），当高强度砂浆达到一定强度之后便可沿灌浆嘴顶灌浆即可[2]。

①若点漏处的孔较小且水压较小时则可采用直接堵漏法，首先将漏水孔的孔壁凿毛并让其呈垂直形状，然后将槽壁上的杂质冲洗干净，采用快凝止水灰浆捻成一个与孔槽形状相似的圆锥体，当灰浆开始凝固时迅速用力将其塞入孔槽内，直至孔壁与灰浆紧密结合为止，在其外表涂抹保护层（如：防水砂浆）；②若点漏处的水压较大且孔洞较大时则可采取间接堵漏法，即松动漏水孔壁周围的混凝土并在孔周围凿出一个孔洞，其深度根据漏水情况而定，将导管插入孔中让漏水能够沿管道流出，然后利用快凝灰浆将管的四周进行紧密封闭，待其凝固后将导管拔出，最后采用与直接堵漏法相同的方法将孔洞封死即可。

（三）缝处渗漏防治措施

1.表面裂缝。对于宽度较小的裂缝（一般是0.2到0.25mm内），常采用封闭处理的办法[3]。首先为了得到较好的封闭效果，将细小的裂缝凿成“V”（宽20-25mm。深15-20mm），尽量保持槽面平整；然后用钢丝处理槽内以及周边的松脱物品，用高压空气吹干净。为了提高粘结力，在封闭前，用毛刷蘸上调配好的补缝专用的清胶，沿“V”形槽均匀涂刷一层清胶；最后在清胶快干的时候，将配置好的环氧胶泥封缝并进行压实抹干（利用环氧胶泥为例）。

2.压力灌浆。灌浆法主要是用于对结构整体产生一定影响或是防止渗漏混凝土的修补方法。它是凭借一定的压力，将某种浆液灌至裂缝最底部，达到恢复结构的整体性、耐久性和防水性[4]。一般适用于裂缝宽度较大的部位。首先应将混凝土表面的灰浆、尘土等剔除，将裂缝内部处理干净；然后在裂缝的表面每隔20mm左右的位置粘贴压浆嘴，原则上“窄密宽稀”，但是每一个裂缝都应该有进浆孔和排气孔。最后，应当保证能够承受灌浆压力、适用的浆液粘结力强，可灌性较好。在压浆结束后，等到浆液固化过后，用环氧胶泥将压浆口封闭、抹平，之后再对压浆质量进行检查。

（四）混凝土塑性坍落引起的裂缝防止措施

需要混凝土配置人员挑选合适的集料配级，严格的控制水灰比，减水剂的适当使用也能起到减少这类情况出现的作用；避免施工中混凝土的漏振和过振，防止混凝土出现泌水的情况；如果发现有这类情况出现，应该趁混凝土没有凝固的时候，进行重新抹面压光，让裂缝重新闭合。

（五）碱-骨科化学反应引起的裂缝防止措施

防止这类裂缝产生的措施：这类化学反应对于结构件的影响最为严重，所以这类裂缝应该引起注意，在配置混凝土的时候，控制含碱量水泥和选用高质量的骨料，并提高混凝土密实度和采用较低的水灰比。

（六）渡槽裂缝防止措施。一是，优化混凝土配合比设计，降低水泥用量购进P.O52.5级普通硅酸盐袋装水泥（罐装水泥夏季温度一般在60℃以上）取代P.O42.5级普硅酸盐罐装水泥。降低水泥温度和胶凝材料用量，降低混凝土入仓温度，减少水化热和收缩量；二是，加强混凝土养护，控制混凝土内外温差。混凝土浇筑完成后，覆盖塑料薄膜和棉毡，撒温水养护。浇筑时在混凝土内部和表面埋设感应温度计，每4小时观测一次，混凝土内外温差控制在24℃以内；三是，延迟拆模时间。模板与混凝土之间具有粘结力，模板本身对混凝土裂缝有一定的约束力。根据水工混凝土施工规范，混凝土自身内外温差小于15℃时即可拆模。淘金河渡槽工程混凝土入仓温度观测记录20℃～22℃，48小时温度达最高56℃。5天后温度降到34℃左右，当时气温为20℃～30℃之间。因此该工程墙体在10天后才进行拆模，拆模后及时喷涂养护剂，防止水分蒸发。养护时间28天，其中连续洒水养护时间14天。

由于条件限制，本次研究还存在不足，混凝土产生破坏的原因相当复杂，需要进一步去深入研究;对混凝土防裂缝渗漏的研究工作还只是停留在表面的探索阶段，现有的方法造价较高且都需要时间的验证，在以后的工程中，仍要不断创新，研究更经济合理的混凝土防裂缝渗漏的方法。在胶东调水工程项目中出现混凝土裂缝渗漏并不是很常见的一种现象，但是一旦出现所造成的损失是不可估量的，绝对不能忽视其危害性，因渗水可能会导致内部钢筋出现腐蚀，另外还可能会对整个水利工程建筑物的适用寿命以及抗渗能力产生严重影响。因此，我们需要对裂缝渗漏需要引起高度的重视，其次是要详细了解其产生的原因以及掌握主要的防治措施，这样才能及时、有效的处理混凝土裂缝渗漏事故，从而降低混凝土渗漏所带来的危害性。