高莊則供水工程蓄水池混凝土裂縫處理措施

孫文明

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概況

高莊則供水工程位于陜西省府谷縣武家莊鄉(xiāng)，主要工程包括：5級(jí)提水泵站，3個(gè)600 m3圓形蓄水池，3個(gè)600 m3（20 m×6 m×5 m）方形蓄水池，8個(gè)4 000 m3（30 m×30 m×5 m）方形蓄水池。25.8 km管道，管材有直徑400 mm球墨鑄鐵管和直徑400 mmPE管兩種。總揚(yáng)程480 m，日供水量9 800 m3。

2 施工技術(shù)及裂縫分布情況

蓄水池所處位置基礎(chǔ)為濕陷性黃土，600 m3水池基礎(chǔ)采用換填法進(jìn)行處理，換填材料為3∶7灰土，換填厚度2.5 m；4 000 m3水池基礎(chǔ)采用擠密樁進(jìn)行處理，擠密樁長(zhǎng)10 m，下部素土擠密樁長(zhǎng)6 m，上部4 m為2∶8灰土擠密樁，截除樁頂后采用3∶7灰土回填50 cm。

蓄水池底板、池壁混凝土厚度30 cm，頂板混凝土厚度20 cm，采用C25.W6.F200常態(tài)混凝土，配合比為344（水泥 P.O 42.5）∶155（水）：677（天然砂）∶1 204（人工碎石）∶6.88（引氣減水劑）。

混凝土攪拌采用HZS30型雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)，8 m3混凝土罐車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，然后采用汽吊垂直運(yùn)輸至倉(cāng)面，人工配合入倉(cāng)，為避免出現(xiàn)冷縫混凝土澆筑采用斜層法。按照設(shè)計(jì)要求，混凝土分三次澆筑，底板、池壁、頂板各一次。4 000 m3池壁混凝土澆筑完成3 d后開(kāi)始拆外模并進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)（采用外貼草袋的方法），拆模后發(fā)現(xiàn)池壁四周每隔6～8 m生成一條2.5～3 m長(zhǎng)度不等的裂縫，內(nèi)外貫通，但上下不貫穿（池壁上下各0.5～1 m沒(méi)有裂縫，中間開(kāi)裂）。600 m3方形蓄水池20 m池壁也產(chǎn)生2～3條裂縫，其余地方未出現(xiàn)裂縫。

3 裂縫成因分析

混凝土裂縫的成因主要有基礎(chǔ)不均勻沉陷、原材料、收縮裂縫（塑性收縮、干縮裂縫）、外界溫度影響、拆模不當(dāng)、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)?。針?duì)工程實(shí)際情況，對(duì)裂縫的成因分別進(jìn)行分析。

3.1 基礎(chǔ)不均勻沉陷

基礎(chǔ)不均勻沉陷將造成建筑物上下貫通裂縫，并且一般是上寬下窄。本工程蓄水池基礎(chǔ)全部采用換填或擠密樁進(jìn)行處理，處理范圍超出建筑外邊界至少3 m，處理后的基礎(chǔ)壓實(shí)度和承載力等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，且裂縫未上下貫通，底板與頂板無(wú)裂縫，因此，裂縫的產(chǎn)生不是由基礎(chǔ)不均勻沉降造成的。

3.2 原材料

混凝土原材料中如果砂、石子的含泥量超標(biāo)，也容易產(chǎn)生干縮裂縫。該工程采用的砂子為天然水洗砂，含泥量為0.5%，遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)要求；碎石為人工碎石，含泥量及石粉含量均滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。如果骨料中的含泥量超標(biāo)，在混凝土的表面會(huì)產(chǎn)生部分龜裂。該工程中水泥的各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)多次試驗(yàn)完全符合規(guī)范要求，對(duì)裂縫產(chǎn)生沒(méi)有較大影響。

3.3 材料及氣溫溫度影響

混凝土的溫度裂縫一般產(chǎn)生在混凝土工程施工期間或施工完成的短期內(nèi)，由于裂縫受熱脹冷縮的影響較為明顯，呈現(xiàn)冬寬夏細(xì)的規(guī)律，這種裂縫大部分是由于內(nèi)外溫差過(guò)大引起的。混凝土建筑物，特別是大體積混凝土建筑物在混凝土澆筑完成后，在混凝土凝結(jié)過(guò)程中，水泥會(huì)釋放出大量的水化熱，如果混凝土入倉(cāng)時(shí)的溫度較高，在兩者的作用下致使混凝土內(nèi)部溫度不斷升高，而混凝土表面散熱較快，致使混凝土表面和內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫差。施工過(guò)程中，如果不采取措施來(lái)平衡內(nèi)外部混凝土的溫度，內(nèi)部混凝土產(chǎn)生溫度膨脹，而混凝土的抗拉強(qiáng)度又較低，當(dāng)混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土抗拉應(yīng)力時(shí)，就會(huì)在混凝土表面出現(xiàn)溫度裂縫?；炷恋臏囟攘芽p一般會(huì)內(nèi)外、上下貫穿，這種裂縫在水利工程中混凝土重力壩中較為常見(jiàn)。

由于該工程施工期為9月，且地處黃土高原，日最高氣溫約28℃，混凝土澆筑時(shí)間均在晚上，混凝土的入倉(cāng)溫度均低于25℃，蓄水池池壁的混凝土厚度僅30 cm，并且在底板與頂板、池壁較短的蓄水池上均未出現(xiàn)裂縫，溫度對(duì)產(chǎn)生裂縫的影響不是很大。

3.4 拆模與養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完成3 d后開(kāi)始拆除池壁模板，頂板模板28 d后進(jìn)行拆除，底板、頂板澆筑12 h后即進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，池壁在模板拆除后即開(kāi)始養(yǎng)護(hù)。無(wú)論是拆模還是養(yǎng)護(hù)均嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行，該項(xiàng)操作引起裂縫也基本可以排除。

3.5 塑性收縮裂縫

塑性收縮主要是指混凝土在初凝前表面因失水速度較快，而外在水分又不能及時(shí)補(bǔ)充而產(chǎn)生的一種收縮現(xiàn)象，一般發(fā)生在混凝土澆筑完成后45 min～4 h之內(nèi)，與混凝土的初凝時(shí)間密切相關(guān)。在混凝土澆筑過(guò)程中，氣象條件塑性收縮為主要影響條件，這種裂縫主要出現(xiàn)在新澆筑的且暴露于空氣中的混凝土建筑物上，其主要特點(diǎn)有：形狀較規(guī)則，內(nèi)外貫通，長(zhǎng)短不一，互不連貫。這種收縮發(fā)生在混凝土終凝前，即塑性階段，故稱為塑性收縮，也稱為凝縮。

本工程由于采用的模板為木膠板，且所處施工地點(diǎn)為黃土高原山頂，風(fēng)力較大，在混凝土澆筑期間，每天的風(fēng)力基本都在3～4級(jí)，木膠板模板具有一定的吸水作用，且在風(fēng)力的作用下，會(huì)造成表面迅速干燥，在澆筑池壁上部混凝土?xí)r又不能對(duì)下部混凝土及時(shí)養(yǎng)護(hù)，從而產(chǎn)生塑性收縮，并且該工程的裂縫特點(diǎn)與塑性收縮裂縫特點(diǎn)極其吻合。

根據(jù)以上分析，造成該工程蓄水池池壁混凝土裂縫的主要原因是塑性收縮。

4 裂縫處理措施

針對(duì)蓄水池混凝土裂縫，采用鉆孔壓水法進(jìn)行檢查，檢查結(jié)果為裂縫內(nèi)外貫通。

裂縫處理采用化學(xué)注漿法進(jìn)行：鉆孔深約 25 cm，上下孔間距20 cm，鉆孔角度與池壁呈45°，且保證孔從裂縫中穿過(guò)。先用吹風(fēng)機(jī)將鉆孔產(chǎn)生的石粉吹干凈，然后壓水進(jìn)行清洗，將鉆孔產(chǎn)生的石粉及裂縫中的粉塵清洗干凈。清洗干凈后立即進(jìn)行注漿，漿液采用遇水膨脹凝結(jié)漿液（凝結(jié)時(shí)間約2 min），注漿壓力約0.4～0.5 kg，當(dāng)漿液從裂縫中流出時(shí)停止注漿。注漿完成24 h后對(duì)注漿后的裂縫進(jìn)行水壓檢查，每條縫鉆一孔，鉆孔方法與注漿孔相同，水壓2 kg，達(dá)到水壓后靜滯2 min，直至無(wú)滲水現(xiàn)象。

5 裂縫預(yù)防措施

為減少混凝土裂縫的產(chǎn)生，可以采取以下預(yù)防措施：采用水化熱較小的水泥；通過(guò)改善骨料級(jí)配、減小塌落度、摻粉煤灰等摻合料、摻減水劑、采用大體積少筋混凝土埋石等措施減少水泥用量；采用薄層澆筑混凝土、降低或增加混凝土材料溫度、混凝土內(nèi)埋設(shè)冷卻水管來(lái)降低混凝土溫度；嚴(yán)格控制骨料的含泥量及化合物含量，盡量使用中粗砂；增加鋼筋混凝土內(nèi)鋼筋的密度；混凝土澆筑過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)振搗密實(shí)，并注意對(duì)混凝土表面進(jìn)行二次壓光處理，減少收縮使表面產(chǎn)生裂縫；冬季混凝土施工時(shí)采用覆蓋、保溫棚保溫等措施，起到蓄熱作用；在大風(fēng)季節(jié)澆筑混凝土后，拆模前在模板外灑水或覆蓋，以減少塑性收縮；增加承重支模板支撐結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度，以減小沉陷變形，推遲拆模時(shí)間；加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，采取灑水、覆蓋灑水、蓄水法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，必要時(shí)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。?