检修水闸闸墩混凝土裂缝成因及处理

□韩丽粉

水闸挡墙及边墩均为典型的钢筋混凝土结构，具有较好的耐久性，但由于混凝土是一个复杂的非均质材料，抗拉强度较低，且又有自身体积变形、徐变等特性，在实际施工中常会出现不同程度的裂缝。一旦出现了混凝土裂缝，则应采取有效的技术措施进行补救，以保证水利工程的安全和工程结构的耐久性。

1.工程概况

某水闸为一座渠道倒虹吸的进口检修闸，闸室总长12m，共3孔，单孔净宽6.5m，为3孔一联的开敞式钢筋混凝土整体结构。底板厚2.0mm，与进口渐变段末端底高程相同，边墩顶宽1m，底宽2.0m，中墩厚1.5m，墩顶上部设有启闭机室。闸室设2扇检修闸门，采用叠梁式平面滑动钢闸门，启闭设备为移动式电动葫芦。

水闸闸墩混凝土裂缝多为横向裂缝（垂直于水流方向），发生在闸墩顺水流方向的中间位置，自底板开始向上延伸，长度 1.5～4m，宽度 0.21～0.31mm。裂缝呈中间宽两头缩小，均为非贯穿性裂缝，深度为20~156mm，小于闸墩厚度。裂缝出现的时间基本都在模板拆除后的2～5d内，有3条裂缝在拆模的当天就已经发现，为非贯穿性的浅表裂缝。

2.裂缝产生的原因

发现水闸闸墩裂缝后，通过对混凝土配合比、配料单、浇筑记录、测温记录、地质文件以及每仓拆模时间进行调查，对裂缝产生的原因进行了全面分析。

2.1 基础沉降变形

该水闸闸墩基础原地质为软弱夹层，基础承载力不满足设计要求，故进行了换填处理。在换填完成后受施工工期影响未进行沉降预压试压，就进行了闸墩垫层的浇筑，故基础不均匀沉降变形是产生裂缝的原因之一。

2.2 混凝土配料单

该水闸闸墩混凝土设计标号为C30W6F150，水泥品种为普通硅酸盐水泥p·o42.5，水泥水化热较大，在一定程度上增高了混凝土内部温度，加上闸墩属于大体积混凝土，施工中内部水化热散发不出来，造成混凝土内外温差很大，超出规范允许临界值，产生裂缝。

2.3 闸墩结构设计

闸墩结构设计尺寸较大，混凝土表面散热较快，混凝土内外热胀冷缩变形不一致，在混凝土表面形成一定拉应力，当拉应力达到一定极限时，表面就会产生裂缝。具体表现为：闸墩上部几乎无裂缝，裂缝大都集中在墩体的中下部位置。

2.4 底板约束

由于底板和闸墩混凝土施工间隙时间较长，在浇筑闸墩时，底板混凝土已经固结。闸墩沿其高度方向可以自由伸缩，不受约束；厚度方向由于闸墩厚度不大，约束很小；而沿水流方向受底板约束相对很大。后期闸墩混凝土除自身相互约束外，底板对闸墩的约束作用逐渐加强。由于底板对降温引起的混凝土收缩有约束作用，混凝土内部会产生较大的拉应力，当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，便会开裂。

2.5 混凝土拆模及养护

闸墩混凝土模板拆除后采用表面附着保温被的方式进行养护。拆模时气温低，保温养护不到位，检测混凝土内部温升最高达到51℃，混凝土表面温度为15℃，混凝土内外温差达到36℃，使混凝土表层产生较大拉应力，而早期混凝土抗拉强度很低，造成混凝土拉裂破坏。

3.闸墩混凝土裂缝的处理

为防止混凝土内部钢筋锈蚀和增强混凝土耐久性，须对裂缝进行处理。处理原则根据建管方下发的针对各类裂缝的处理办法，将现场每条裂缝均进行了标注。对深度不超过钢筋保护层、宽度不大于0.2mm的浅表性Ⅰ类裂缝，采取表面涂抹封闭的方法进行处理；对深度超过保护层、宽度大于0.2mm、缝长大于100cm的深层Ⅱ类裂缝采用凿槽嵌补法处理；对缝宽大于0.2mm、缝长大于100cm的裂缝采用以防渗为主的化学灌浆方式处理。

3.1 表面处理

表面涂抹法：将裂缝清洗干净、吹干，沿裂缝表面涂抹丙乳砂浆，直至将裂缝全部封闭。

3.2 凿槽嵌补法

沿裂缝凿成宽5cm，深3cm的槽，用预缩砂浆或环氧砂浆或聚硫密封补平抹光。

3.3 化灌处理

化灌处理即采用化学灌浆JGNFG处理，使用的灌浆材料有JGN-FG灌缝结构胶和JGN-TP修补补强结构胶。处理工艺和流程如下：一是清理裂缝。先用钢丝刷清除裂缝表面的灰尘、浮浆、松散层等污物，然后用毛刷蘸丙酮将裂缝两侧3cm范围擦拭干净并保持干燥，在距离裂缝两侧1.5cm处用胶带纸沿裂缝方向粘贴两条护边，要求两条护边尽量平直。二是埋设灌浆嘴。采用骑缝埋设方法埋设灌浆嘴，埋设时可先在灌浆嘴基座上涂抹502速干胶挤压20s，临时固定，然后在周围涂JGNTP胶，保证封闭严密。三是封缝。采用JGN-TP胶进行封缝。在灌浆嘴之间的缝隙边沿处贴好胶带纸后，均匀地将JGN-TP胶涂抹在缝面上，用腻子铲压平，厚度不要超过2mm。四是密封检查。封缝胶固化后沿裂缝涂一层肥皂水，采用压缩空气检查密闭效果，若发现漏气部位，重新用胶密封。五是JGN-FG胶液配制。取洁净容器（金属盆，不得有油污、水、杂质）和称重容器按配合比混合，配合比为 A∶B=5∶1（要求称量准确），搅拌约5min至混合均匀为止，然后倒入低压注浆罐内。六是灌浆。采用由充压机（人工使用高压气管加压）、低压注浆罐、注浆管组成的灌浆系统灌浆。灌浆压力为0.2～0.4MPa左右，灌浆顺序可按灌浆嘴从低到高次序，逐个注浆。□