水闸工程中混凝土裂缝成因的探讨
对水闸而言，运行几年甚至多年以后，其整体稳定及过流能力等都满足原设计要求，但其闸墩、排架等混凝土结构或多或少出现了裂缝等现象，如果不处理，将会对水闸运行甚至稳定造成严重的后果。为了能采取更有效的措施对裂缝进行处理，对其裂缝形成的成因的研究显得尤为重要。本文主要以水闸工程为基础，从多方面对混凝土结构裂缝的成因进行探讨，为水闸除险加固工程中的混凝土裂縫的补强措施的选择提供有利的设计依据。
标签：水闸；混凝土裂缝；成因分析；探讨
混凝土结构裂缝形成的主要原因分为非外部荷载作用下和外部荷载作用下两种。
一、非外部荷载作用下形成的混凝土裂缝主要有以下六个方面
1混凝土自身收缩引起的裂缝：是混凝土收缩受到约束而产生的拉应变大于当时混凝土的极限拉应变就会产生与拉应力方向相垂直的裂缝。主要分为 化学收缩、物理收缩、和碳化收缩。这类收缩裂缝多数是混凝土构件表层由于养护不当，表层失水、干缩所造成。这类裂缝一般不深，多数深度不超过钢筋保护层厚度。
2、混凝土闸墩或翼墙竖向裂缝：在岩石基础上浇筑的闸墩，混凝土墩身要收缩，岩石基础不收缩，由此产生收缩差，岩石基础阻止墩身混凝土收缩而在横向产生拉应力，当该拉应变大于该时段的混凝土极限拉应变就会产生竖向裂缝，这类墩身、台身的竖向裂缝为下宽上细，当台身较厚，由于表层收缩大、内部收缩小，因此显示表层裂缝宽些、内部裂缝细些，一般不贯通，这类裂缝多发生在混凝土浇筑完成后15d内，也有些结构裂缝在混凝土浇筑后几个月才发生。
3、混凝土碳化引起的收缩裂缝：在水闸结构中，这类裂缝多出现在上部结构中，如交通桥T梁腹板，T梁腹板经常发现枣核形裂缝，即两端细，中间粗。裂缝下端细是由于下缘配筋量大，裂缝上端由于逐渐上伸到受压区而消失。裂缝中间粗有二个原因：一是腹板纵向水平钢筋少；二是在原有裂缝基础上，由于碳化收缩而使裂缝宽度增宽。
4、混凝土沉落变形引起的裂缝：这类裂缝是由于混凝土浇筑后在自重作用下发生变形，混凝土在变形过程中受到钢筋、模板等其他因素的阻碍后在表层出现裂缝。这类裂缝一般出现在浇筑完成后数个小时内。主要原因有：振捣不充分、漏浆、跑模、模板刚度不够、混凝土保护层太薄、混凝土坍落度过大。
5、钢筋锈蚀引起的裂缝：混凝土中钢筋产生锈蚀后，由于锈皮会吸湿产生化学反应而膨胀，其体积将增大2～4倍，从而胀裂混凝土保护层。对于钢筋锈蚀，首先要分析是先锈后裂，还是先裂后锈。先锈后裂一般表现为混凝土保护层
碳化或者氯离子侵蚀。先裂后锈一般表现为荷载裂缝的裂缝宽度过大，外界腐蚀物质有直接通道而锈蚀钢筋； 酸雨腐蚀先腐蚀混凝土保护层继而锈蚀钢筋；骨料膨胀引起混凝土裂缝后再锈蚀钢筋。钢筋锈蚀引起裂缝形态一般是顺筋向的。对先锈后裂的混凝土构件，实际上在钢筋锈蚀早期，构件内部已有层离裂缝存在，但外部还尚未裂缝，此时可用小锤轻敲听声，有空壳声表示内部已有层离裂缝起壳，然后凿开检查。
6、结构变形引起的裂缝：水闸结构不均匀沉降也是混凝土结构裂缝的主要原因。主要表现为闸墩、闸底板、翼墙等部位开裂。这类裂缝在闸底板多为不规则裂缝（裂缝宽度一般较大），在闸墩或翼墙部位多为垂直向裂缝，这类裂缝的判断要结合上部结构的勘察，只对裂缝进行分析很难正确判断成因。
对钢筋混凝土在非外荷载作用下产生的裂缝主要由以上集中情况产生。当构件表面出现顺筋向裂缝，并确定是由于内部钢筋锈蚀所引起，即使表面顺筋向裂缝宽度小于受力裂缝宽度0.2mm，甚至在0.1mm以下时，也应及时予以维修。有起壳声者表明已层离，应及时凿除，用聚合物修补砂浆予以修补，并在混凝土表面涂刷渗透结晶型的浓缩剂浆料堵封混凝土毛细孔，防止外界腐蚀性物质通过水渗入，使钢筋进一步锈蚀。
二、外部荷载作用引起的裂缝
外部荷载作用引起的裂缝主要由上部结构外荷载引起的裂缝和闸室结构荷载缝两种。
1、上部结构外荷载引起的裂缝：对水闸结构而言，上部结构外荷载引起的裂缝，主要表现在交通桥、启闭机桥等部位。主要表现为梁板的开裂，这类裂缝判断时主要看裂缝的部位和裂缝开裂方向。主要为正截面受弯裂缝和斜截面受剪裂缝。受弯裂缝一般出现在跨中部位，为竖向裂缝，表现为下宽上窄的形态。剪切裂缝多出现在梁端部或梁连接部位，多为“八”字形或倒“八”字形。其形成原因对交通桥多为超重车辆引起，对启闭机桥多为闸门锈蚀、变形等造成启闭力增加造成。
2、闸室结构的荷载缝，主要是由于水压力造成，一般由于水头压力直接造成挡水构件裂缝损坏的不多见。一般是由于水闸抬高水位运行，水闸水平抗力不足，引起水平向位移，造成闸墩或翼墙部位水平向裂缝。一是由于水闸抬高水位运行，闸底板杨压力增加，造成闸底板开裂。
水闸结构裂缝原因众多、复杂。要正确判断裂缝成因不能只针对裂缝本身进行分析判断，应综合勘察水闸各部位结构，综合分析各部位结构裂缝宽度、走向，例如沉降引起的闸底板裂缝，在上部结构中也有相应表现，但扬压力引起的闸底板裂缝，在上部结构中表现不明显。同时应注意的是水闸结构中，各种因素产生的裂缝往往同时出现，不能仅凭借某一个现象判断裂缝成因，还应综合分析考虑。
结论：
在实际工程中，混凝土出现裂缝无小事，任何一个小裂缝都不能放过，都有可能成为工程安全影响因素，必须要综合勘察、认真分析，确定其成因，再采取有效的混凝土补强措施。
