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【摘 要】分析船闸工程闸室墙混凝土裂缝的状况，总结预防此类裂缝发生的措施，对裂缝提出处理方案。
【关键词】船闸工程；闸室墙裂缝；预防措施；裂缝处理
On the lock chamber wall cracks and prevention measures to deal with the causes
Zhou Ying
(Jiangsu province Liulaojian4 shiplocks management Suqian Jiangsu 223800)
【Abstract】Lock chamber wall of engineering analysis of cracks in concrete situation, summary measures to prevent the occurrence of such cracks, the cracks proposed treatment program.
【Key words】Lock works;Chamber wall cracks;Preventive measures;Crack treatment
在国内兴建的船闸中．虽然从设计和施工上采取了防裂措施，但多数船闸的闸首和闸室均产生不同程度的裂缝。部分甚至是贯穿裂缝。依据我国对钢筋混凝土结构构件的最大裂缝宽度限值。船闸工程裂缝控制宽度为0.2 mm。
1. 闸室墙常见裂缝及预防措施
硬结的混凝土是一种多元、多相、非匀质的水泥基复合材料，具有较高的弹性模量、较低的抗拉强度。混凝土结构产生裂缝的主要相关因素包括：(1)结构设计及受力荷载；(2)使用及环境条件；(3)材料性质和配合比；(4)施工。
归纳来说．混凝土裂缝主要是混凝土所承受的内部拉应力和混凝土本身的抗拉强度之间的矛盾发展的结果。
船闸闸室墙为一种特定的结构．结构形式为钢筋混凝土薄壁墙。船闸闸室墙一般分段长度为15～18m，高度为10m左右。墙与底板均为刚性连接，墙一般设变截面段，墙最宽处位于与底板连接处，一般为2．9 m；最窄处为顶面，宽度为0．7 m。
1.1 闸室墙常见裂缝及相应预防措施。
1.1.1 结构配筋不足引起的裂缝。闸室墙为宽高的薄壁构件，且在墙体中经常有浮式系船槽、钢护木、系船钩等构件，在墙的顶部、沿长度方向的1/3及2/3处、浮式系船槽拐角处易出现纵向裂缝：厚度闸室墙混凝土保护层设计要求一般不小于5 cm．因保护层较厚，在墙表面易产生大量细小裂纹。
主要预防措施：(1)在变截面及拐角处均配置加密构造筋，以增加混凝土的抗裂性能：(2)采用较小直径钢筋，减小钢筋间距，使其达到水平钢筋细且密的要求。以提高混凝土的抗裂性能，这一点在混凝土迎水面保护层较厚(5 cm)的情况下尤为重要。
1.1.2 浇筑工艺不当产生的裂缝。墙体等垂直结构分层浇筑时，如浇筑速度太快，下层混凝土在硬化初期可能发生沉降，产生横向裂缝，尤其是墙底部的倒角浇筑。倒角一般为2m，当闸墙倒角与底板一次施工时，一次浇筑高度为2.5m。此时底部混凝土尚未初凝，倒角即浇筑完成．由于模板的摩擦约束，下层混凝土在沉降时会在斜面上出现明显的横向裂缝，宽度一般为0.5～1.0cm，裂缝处混凝土呈空洞状。
主要预防措施：(1)保证混凝土的振捣质量，采用分层振捣的方式．减少混凝土的沉降量；(2)加强二次振捣，尤其是斜面混凝土的二次振捣；(3)控制混凝土的水灰比，降低混凝土的坍落度．以减少混凝土的沉降量。
1.1.3 塑性收缩引起的裂缝。在混凝土初凝前由于水分蒸发，内部的水分不断向表面迁移，使混凝土在塑性阶段体积收缩。
一般混凝土的塑性收缩约为1％ ，流动性大的混凝土的塑性收缩量可达2％。船闸墙普遍采用泵送混凝土。在混凝土内部水分向表面迁移供应不上蒸发量的情况下，混凝土表面失水干缩受下面混凝土的约束．表面会出现不规则的塑性收缩裂缝。此种裂缝在混凝土初凝前及时抹压或二次振捣可能愈合，如不及时处理并蓄水养护，可能发展为贯通性有害裂缝。
主要预防措施：(1)选用中低热水泥，减少水化热；(2)控制水灰比，掺加高效减水剂来减少水泥和水的用量；(3)在混凝土初凝前及时抹压或二次振捣。
1.1.4 干燥收缩引起的裂缝。混凝土硬化后，内部的游离水会由表及里逐渐蒸发，导致混凝土由表及里逐渐产生干燥收缩。在约束条件下，收缩变形量导致的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会出现由表及里的干燥收缩。早期的干缩裂缝比较细微，往往不
为人们注意。随着时间的推移，混凝土的蒸发量和干燥收缩量逐渐增大，裂缝也逐渐明显。某船闸闸室墙施工完成1个月后才开始出现裂缝，这是混凝土结构裂缝较多发现在后期的主要原因。
主要预防措施：(1)增加结构配筋，以增加混凝土的抗裂性能；(2)加强混凝土的早期养护，并延长混凝土的养护时间；(3)添加膨胀剂，在混凝土内部产生压应力，抵消因毛细干燥引起的拉应力，从而抑制干燥收缩引起的裂缝。
1.1.5 混凝土温度应力引起的裂缝。混凝土浇筑后，水泥的水化热使混凝土内部温度升高．一般每100Kg水泥可使混凝土温度升高1O℃左右．加上混凝土的人模温度，在2～3d内，混凝土内部温度可达5O～8O℃。经试验，当底板厚度为2.8m、施工时间为48h的情况下，在施工的第2d，混凝土中心温度最高可达61.6℃，同外界温差为29．1℃ ，大于规范规定的25℃ ，易出现肉眼可见的温差收缩裂缝，故混凝土浇筑完成后，不论冬天还是夏天，均需对大体积混凝土进行保温、保湿养护至少1周。
船闸闸室墙与底板为刚性连接，且施工间隔周期较长，一般为1个月以上，此时，底板混凝土完成大部分收缩，且早已达到强度，已经稳定．可以认为是刚体。当墙浇筑时，根部较厚，最大达2.9 m，由于混凝土水化过程中产生大量的热量．墙表面会出现温度裂缝；同时墙体混凝土要收缩，而底板作为一个刚体，要阻止其收缩。因此．由于混凝土温度、收缩等因素，在墙接缝位置出现了较多裂缝，且部分可能贯通。长大的墙板结构在混凝土硬化过程的收缩、温度变形和混凝土干缩是引起竖向裂缝的主要原因，故混凝土温度应力、收缩变形对裂缝的影响最直接。
主要预防措施：
(1)优化配合比。采用低热水泥，粗、细骨料级配合理，粗骨料在满足施工的前提下可以尽量加大，设计水灰比要低，以降低水的用量。
(2)合理添加外加剂。研究表明，在京杭运河谏壁二线船闸闸室墙裂缝施工中，在混凝土中添加减缩剂(NA-SP)效果很好，可以有效减少裂缝的发生l1I
(3)优化结构型式。对长大的墙板结构施工分缝及模板支设进行充分论证，墙体一次浇筑高度不宜过高；施工分缝设置合理，施工缝应留在剪力较小且易于施工的部位，有抗渗要求、与底板相连的墙体，其水平施工缝宜留置在距底板大于1m高的位置，有倒角的将倒角同底板一次浇完成。
(4)调整施工时间及顺序。减少施工环境对混凝土的影响，避免在炎热和低温的气候中进行混凝土的施工；减少收缩应力，缩短上、下层混凝土的浇筑间隔，避免在下层混凝土达到100％强度后进行上层混凝土施工。
2. 裂缝处理方案
混凝土裂缝修复的目的是恢复因裂缝引起的结构耐久性降低和承载力下降，在了解裂缝产生原因的基础上确定最佳修复方案。对闸室墙裂缝的处理一般可分为表面处理、压力灌浆、填充法处理等。
2.1 表面处理。表面处理适用于微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)，主要用来提高结构的耐久性和防水性。这种方法的缺点是无法深入到裂缝内部以及对延伸裂缝难于追踪变化，面积处理时应注意防止空鼓、起皮。使用材料主要包括弹性涂膜防水材料、聚合物灰浆等。
施工步骤：
(1)用钢丝刷清除混凝土表面附着物，并用水冲洗后充分干燥；(2)按照材料使用说明配置表面处理材料；(3)将裂缝及周边部分均匀涂覆，延缓1遍指触干燥时再涂1遍：(4)在涂膜完全固化前注意防水和有害物质及人为因素破坏。
2.2 填充法。填充法适应于修补比较宽的裂缝(一般宽度大于0.5 mm)，具体做法是先沿着裂缝处开凿混凝土，并在该处充填修补材料。当钢筋已经腐蚀时，应先将钢筋除锈并作防锈处理后再作填充。
对于没有钢筋腐蚀的裂缝应沿着裂缝处以大约10mm的宽度将混凝土凿成U型或V型槽，在开槽处填充密封材料、柔韧性环氧树脂及聚合物水泥砂浆等，以此修补裂缝。V型槽凿起来方便，但填充物易于产生剥离或脱落，故推荐采用U型槽方法。
2.3 压力灌浆。压力灌浆是将环氧树脂或其他低黏结度类材料在一定压力下注入裂缝内部，压力灌浆分为低压注入和高压注入2种，应根据修复的结构类型和裂缝种类选择合适的注入方式。低压注入适合较细、较浅的建筑物裂缝。在这种情况下，注入量可以控制，裂缝不会因为压力过大而变宽，粘结材料易于渗入裂缝内部。高压注入适用于较宽、较深的裂缝，如大坝裂缝等。在这种情况下，低压注入无法将黏结材料压入如此长距离的裂缝深处，因此只能采用高压注入的方式。
3. 结语
3.1 对船闸工程而言，闸室作为一个主要的组成部分，不仅要保证使用质量，还要满足美观要求，而裂缝的存在不仅降低了混凝土的耐久性，且裂缝修补对表面质量影响较大，故需认真对待。
3.2 对闸室墙项目，温度应力是引起裂缝的主要原因，船闸闸室墙存在的问题必须从结构型式、温度控制、材料选择几方面共同采取措施，以降低温度应力，控制裂缝的发生。
3.3 针对不同工程的结构特点，对不同型式的船闸，在设计、施工方面均应制定相应的保证混凝土质量的措施，增加混凝土的抗裂性能，只有这样才能对船闸闸室墙防裂产生明显的效果。
［文章编号］1006-7619（2011）11-10-136
【关键词】船闸工程；闸室墙裂缝；预防措施；裂缝处理
On the lock chamber wall cracks and prevention measures to deal with the causes
Zhou Ying
(Jiangsu province Liulaojian4 shiplocks management Suqian Jiangsu 223800)
【Abstract】Lock chamber wall of engineering analysis of cracks in concrete situation, summary measures to prevent the occurrence of such cracks, the cracks proposed treatment program.
【Key words】Lock works;Chamber wall cracks;Preventive measures;Crack treatment
在国内兴建的船闸中．虽然从设计和施工上采取了防裂措施，但多数船闸的闸首和闸室均产生不同程度的裂缝。部分甚至是贯穿裂缝。依据我国对钢筋混凝土结构构件的最大裂缝宽度限值。船闸工程裂缝控制宽度为0.2 mm。
1. 闸室墙常见裂缝及预防措施
硬结的混凝土是一种多元、多相、非匀质的水泥基复合材料，具有较高的弹性模量、较低的抗拉强度。混凝土结构产生裂缝的主要相关因素包括：(1)结构设计及受力荷载；(2)使用及环境条件；(3)材料性质和配合比；(4)施工。
归纳来说．混凝土裂缝主要是混凝土所承受的内部拉应力和混凝土本身的抗拉强度之间的矛盾发展的结果。
船闸闸室墙为一种特定的结构．结构形式为钢筋混凝土薄壁墙。船闸闸室墙一般分段长度为15～18m，高度为10m左右。墙与底板均为刚性连接，墙一般设变截面段，墙最宽处位于与底板连接处，一般为2．9 m；最窄处为顶面，宽度为0．7 m。
1.1 闸室墙常见裂缝及相应预防措施。
1.1.1 结构配筋不足引起的裂缝。闸室墙为宽高的薄壁构件，且在墙体中经常有浮式系船槽、钢护木、系船钩等构件，在墙的顶部、沿长度方向的1/3及2/3处、浮式系船槽拐角处易出现纵向裂缝：厚度闸室墙混凝土保护层设计要求一般不小于5 cm．因保护层较厚，在墙表面易产生大量细小裂纹。
主要预防措施：(1)在变截面及拐角处均配置加密构造筋，以增加混凝土的抗裂性能：(2)采用较小直径钢筋，减小钢筋间距，使其达到水平钢筋细且密的要求。以提高混凝土的抗裂性能，这一点在混凝土迎水面保护层较厚(5 cm)的情况下尤为重要。
1.1.2 浇筑工艺不当产生的裂缝。墙体等垂直结构分层浇筑时，如浇筑速度太快，下层混凝土在硬化初期可能发生沉降，产生横向裂缝，尤其是墙底部的倒角浇筑。倒角一般为2m，当闸墙倒角与底板一次施工时，一次浇筑高度为2.5m。此时底部混凝土尚未初凝，倒角即浇筑完成．由于模板的摩擦约束，下层混凝土在沉降时会在斜面上出现明显的横向裂缝，宽度一般为0.5～1.0cm，裂缝处混凝土呈空洞状。
主要预防措施：(1)保证混凝土的振捣质量，采用分层振捣的方式．减少混凝土的沉降量；(2)加强二次振捣，尤其是斜面混凝土的二次振捣；(3)控制混凝土的水灰比，降低混凝土的坍落度．以减少混凝土的沉降量。
1.1.3 塑性收缩引起的裂缝。在混凝土初凝前由于水分蒸发，内部的水分不断向表面迁移，使混凝土在塑性阶段体积收缩。
一般混凝土的塑性收缩约为1％ ，流动性大的混凝土的塑性收缩量可达2％。船闸墙普遍采用泵送混凝土。在混凝土内部水分向表面迁移供应不上蒸发量的情况下，混凝土表面失水干缩受下面混凝土的约束．表面会出现不规则的塑性收缩裂缝。此种裂缝在混凝土初凝前及时抹压或二次振捣可能愈合，如不及时处理并蓄水养护，可能发展为贯通性有害裂缝。
主要预防措施：(1)选用中低热水泥，减少水化热；(2)控制水灰比，掺加高效减水剂来减少水泥和水的用量；(3)在混凝土初凝前及时抹压或二次振捣。
1.1.4 干燥收缩引起的裂缝。混凝土硬化后，内部的游离水会由表及里逐渐蒸发，导致混凝土由表及里逐渐产生干燥收缩。在约束条件下，收缩变形量导致的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会出现由表及里的干燥收缩。早期的干缩裂缝比较细微，往往不
为人们注意。随着时间的推移，混凝土的蒸发量和干燥收缩量逐渐增大，裂缝也逐渐明显。某船闸闸室墙施工完成1个月后才开始出现裂缝，这是混凝土结构裂缝较多发现在后期的主要原因。
主要预防措施：(1)增加结构配筋，以增加混凝土的抗裂性能；(2)加强混凝土的早期养护，并延长混凝土的养护时间；(3)添加膨胀剂，在混凝土内部产生压应力，抵消因毛细干燥引起的拉应力，从而抑制干燥收缩引起的裂缝。
1.1.5 混凝土温度应力引起的裂缝。混凝土浇筑后，水泥的水化热使混凝土内部温度升高．一般每100Kg水泥可使混凝土温度升高1O℃左右．加上混凝土的人模温度，在2～3d内，混凝土内部温度可达5O～8O℃。经试验，当底板厚度为2.8m、施工时间为48h的情况下，在施工的第2d，混凝土中心温度最高可达61.6℃，同外界温差为29．1℃ ，大于规范规定的25℃ ，易出现肉眼可见的温差收缩裂缝，故混凝土浇筑完成后，不论冬天还是夏天，均需对大体积混凝土进行保温、保湿养护至少1周。
船闸闸室墙与底板为刚性连接，且施工间隔周期较长，一般为1个月以上，此时，底板混凝土完成大部分收缩，且早已达到强度，已经稳定．可以认为是刚体。当墙浇筑时，根部较厚，最大达2.9 m，由于混凝土水化过程中产生大量的热量．墙表面会出现温度裂缝；同时墙体混凝土要收缩，而底板作为一个刚体，要阻止其收缩。因此．由于混凝土温度、收缩等因素，在墙接缝位置出现了较多裂缝，且部分可能贯通。长大的墙板结构在混凝土硬化过程的收缩、温度变形和混凝土干缩是引起竖向裂缝的主要原因，故混凝土温度应力、收缩变形对裂缝的影响最直接。
主要预防措施：
(1)优化配合比。采用低热水泥，粗、细骨料级配合理，粗骨料在满足施工的前提下可以尽量加大，设计水灰比要低，以降低水的用量。
(2)合理添加外加剂。研究表明，在京杭运河谏壁二线船闸闸室墙裂缝施工中，在混凝土中添加减缩剂(NA-SP)效果很好，可以有效减少裂缝的发生l1I
(3)优化结构型式。对长大的墙板结构施工分缝及模板支设进行充分论证，墙体一次浇筑高度不宜过高；施工分缝设置合理，施工缝应留在剪力较小且易于施工的部位，有抗渗要求、与底板相连的墙体，其水平施工缝宜留置在距底板大于1m高的位置，有倒角的将倒角同底板一次浇完成。
(4)调整施工时间及顺序。减少施工环境对混凝土的影响，避免在炎热和低温的气候中进行混凝土的施工；减少收缩应力，缩短上、下层混凝土的浇筑间隔，避免在下层混凝土达到100％强度后进行上层混凝土施工。
2. 裂缝处理方案
混凝土裂缝修复的目的是恢复因裂缝引起的结构耐久性降低和承载力下降，在了解裂缝产生原因的基础上确定最佳修复方案。对闸室墙裂缝的处理一般可分为表面处理、压力灌浆、填充法处理等。
2.1 表面处理。表面处理适用于微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)，主要用来提高结构的耐久性和防水性。这种方法的缺点是无法深入到裂缝内部以及对延伸裂缝难于追踪变化，面积处理时应注意防止空鼓、起皮。使用材料主要包括弹性涂膜防水材料、聚合物灰浆等。
施工步骤：
(1)用钢丝刷清除混凝土表面附着物，并用水冲洗后充分干燥；(2)按照材料使用说明配置表面处理材料；(3)将裂缝及周边部分均匀涂覆，延缓1遍指触干燥时再涂1遍：(4)在涂膜完全固化前注意防水和有害物质及人为因素破坏。
2.2 填充法。填充法适应于修补比较宽的裂缝(一般宽度大于0.5 mm)，具体做法是先沿着裂缝处开凿混凝土，并在该处充填修补材料。当钢筋已经腐蚀时，应先将钢筋除锈并作防锈处理后再作填充。
对于没有钢筋腐蚀的裂缝应沿着裂缝处以大约10mm的宽度将混凝土凿成U型或V型槽，在开槽处填充密封材料、柔韧性环氧树脂及聚合物水泥砂浆等，以此修补裂缝。V型槽凿起来方便，但填充物易于产生剥离或脱落，故推荐采用U型槽方法。
2.3 压力灌浆。压力灌浆是将环氧树脂或其他低黏结度类材料在一定压力下注入裂缝内部，压力灌浆分为低压注入和高压注入2种，应根据修复的结构类型和裂缝种类选择合适的注入方式。低压注入适合较细、较浅的建筑物裂缝。在这种情况下，注入量可以控制，裂缝不会因为压力过大而变宽，粘结材料易于渗入裂缝内部。高压注入适用于较宽、较深的裂缝，如大坝裂缝等。在这种情况下，低压注入无法将黏结材料压入如此长距离的裂缝深处，因此只能采用高压注入的方式。
3. 结语
3.1 对船闸工程而言，闸室作为一个主要的组成部分，不仅要保证使用质量，还要满足美观要求，而裂缝的存在不仅降低了混凝土的耐久性，且裂缝修补对表面质量影响较大，故需认真对待。
3.2 对闸室墙项目，温度应力是引起裂缝的主要原因，船闸闸室墙存在的问题必须从结构型式、温度控制、材料选择几方面共同采取措施，以降低温度应力，控制裂缝的发生。
3.3 针对不同工程的结构特点，对不同型式的船闸，在设计、施工方面均应制定相应的保证混凝土质量的措施，增加混凝土的抗裂性能，只有这样才能对船闸闸室墙防裂产生明显的效果。
［文章编号］1006-7619（2011）11-10-136