水利工程混凝土裂縫的預(yù)防

鐘從高 周 帆

水利工程混凝土裂縫的預(yù)防

鐘從高 周 帆

混凝土廣泛應(yīng)用于水利工程中框架和筏式基礎(chǔ)、水泵房、沉箱、沉井等施工方面，尤其是大體積混凝土在水利工程中的應(yīng)用越來越廣泛。一般來說，在水利工程中混凝土應(yīng)用強(qiáng)度的要求并不太高，但對(duì)其整體性、抗?jié)B漏、耐久性等則有獨(dú)到的要求。因此，隨著大體積混凝土工程的日趨增多，其技術(shù)方面的措施要求也顯得日益重要。本文將對(duì)施工中混凝土溫度裂縫的成因和預(yù)防措施進(jìn)行研究分析。

一、工程概況

某進(jìn)洪閘位于行洪區(qū)上口門附近，采用開敞式水閘型式，設(shè)計(jì)流量為4000m3/s。進(jìn)洪閘共31孔，單孔凈寬為10m,總凈寬280m。水閘底檻高程為17.5m，閘頂高程26.0m，閘室順?biāo)鞣较蜷L19m，中墩厚1.4m，邊墩厚1.2m，高約8.5m，閘室總寬度為350m。本工程閘墩鋼筋混凝土用量為6600m3，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20。具體施工措施：采用混凝土拌和樓拌和，混凝土攪拌車和混凝土輸送泵運(yùn)輸，人工平倉振搗。閘室大底板施工結(jié)束后緊接著進(jìn)行閘墩施工，為避免閘墩底板受力不均，決定每塊大底板上三個(gè)閘墩同時(shí)施工，且在施工中控制相鄰閘墩混凝土面高差小于lm。

二、混凝土澆筑工程

1.施工準(zhǔn)備

澆混凝土前，充分準(zhǔn)備好砂、石、粉煤灰、外加劑、水泥、水等原料，黃砂備料1000m3，中、小石子備料2500m3，粉煤灰用兩個(gè)100t儲(chǔ)料罐儲(chǔ)料，水泥用5個(gè)100t儲(chǔ)料罐儲(chǔ)料。另備100t散裝水泥?，F(xiàn)場附近有深井，可直接抽取供水。拌和場及澆筑現(xiàn)場均設(shè)一個(gè)500kW的配電房作為動(dòng)力電源。另外，為防止突然斷電影響正常施工，每處各配一臺(tái)120kW柴油發(fā)電機(jī)，以滿足施工需要。一座拌和樓拌料，其理論產(chǎn)量40m3/h，單機(jī)功率約100kW，另備一座備用。用3臺(tái)混凝土攪拌車運(yùn)輸混凝土，澆筑現(xiàn)場備兩臺(tái)HBT混凝土輸送泵，10臺(tái)插入式振搗器，2臺(tái)平板振動(dòng)器，1臺(tái)真空吸水泵，養(yǎng)護(hù)薄膜1200m3。

2.澆筑方法

（1）混凝土澆筑采用分層連續(xù)澆筑法，每層50cm，三個(gè)閘墩同時(shí)施工，每批混凝土方量為39m3，混凝土拌和樓理論產(chǎn)量為40m3/h，則每批混凝土澆筑時(shí)間1.22h，小于混凝土的允許間歇時(shí)間，施工中不會(huì)產(chǎn)生冷縫。為改善閘墩的約束條件，決定1.4m高度以下采用常態(tài)混凝土澆筑施工，1.4m以上部位采用泵送混凝土施工。

表1 施工配合比

（2）泵送混凝土施工方法?；炷劣蓴嚢柢囘\(yùn)送至澆筑現(xiàn)場，由混凝土泵送至澆筑倉面，通過串桶下至倉底?；炷帘霉芗艽钤O(shè)在倉面腳手架上，距倉面頂高度不小于50cm，泵管架與排架系統(tǒng)相互獨(dú)立，防止泵管架的振動(dòng)引起模板變形、位移。為控制混凝土的溫升，泵管綁上麻袋并淋水濕潤?；炷寥雮}后，平倉人員應(yīng)及時(shí)進(jìn)行平倉，不得用振動(dòng)棒趕料代替平倉。

（3）混凝土振搗。澆筑時(shí)，每個(gè)倉面上使用2臺(tái)插入式振動(dòng)器，振搗時(shí)遵循“快插慢拔，插點(diǎn)均勻”的原則施工。振動(dòng)棒插點(diǎn)間距約在20～30cm左右，不漏振。振動(dòng)棒插入混凝土中振搗時(shí)間約15～30s，然后慢慢拔出?；炷琳駬v好的基本特征為：表面下沉停止，氣泡不再冒出，表面平坦并有少許水泥漿。振搗時(shí)避免碰撞模板、鋼筋及預(yù)埋件?；炷猎跐仓^程中，若混凝土和易性較差，需加強(qiáng)振搗；倉內(nèi)的泌水及時(shí)用真空吸水泵排出并對(duì)混凝土進(jìn)行復(fù)振。混凝土在澆筑過程中要保持連續(xù)性，在底層混凝土初凝之前將上一層混凝土澆筑完畢，防止擾動(dòng)已初凝的混凝土而出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。另外，澆筑上層混凝土?xí)r，振動(dòng)棒插入下層混凝土5cm，確保上、下層混凝土結(jié)合緊密。閘墩混凝土澆筑滿倉后，用水準(zhǔn)儀控制表面高程，確保成型混凝土面高程與設(shè)計(jì)相符。混凝土終凝前，人工壓實(shí)、抹平、收光。

（4）混凝土測溫。為及時(shí)掌握并有效控制混凝土的內(nèi)外溫差，使其控制在25℃以內(nèi)，防止混凝土裂縫的產(chǎn)生，對(duì)混凝土的溫度進(jìn)行監(jiān)測。本工程采用MC-2型便攜式電子測溫儀來測溫。在混凝土澆筑時(shí)，即將預(yù)埋式測溫管埋入混凝土中，測溫時(shí)將測溫探頭伸入測溫管并與主機(jī)插接測得混凝土溫度。

三、工程實(shí)踐應(yīng)用

1.混凝土配合比設(shè)計(jì)

首先，注意原材料的選擇。

（1）水泥：選用水化熱較低的42.5普通硅酸鹽水泥，以利于大體積混凝土的施工溫度控制。

（2）骨料：選用5～31.5 mm碎石，針、片狀含量小于10%，壓碎指標(biāo)不大于12%，且級(jí)配良好。砂為中砂，細(xì)度模數(shù)大于2.8。砂、石含泥量均在1%以內(nèi)。

（3）粉煤灰：摻加磨細(xì)的Ⅱ級(jí)粉煤灰取代水泥用量，以降低水化熱，減少干縮和提高混凝土表面抗裂性能。

（4）外加劑：為解決大體積混凝土裂縫問題，設(shè)計(jì)要求采用補(bǔ)償收縮混凝土。采用AEA膨脹劑與TW-10高性能泵送劑使混凝土得到補(bǔ)償收縮，產(chǎn)生膨脹效應(yīng)，降低混凝土的收縮當(dāng)量溫差，減小混凝土收縮應(yīng)力。

2.施工配合比

相關(guān)試驗(yàn)表明：當(dāng)粉煤灰摻量由20%增大到30%時(shí)，混凝土的強(qiáng)度與絕熱溫升之比增大近10%，說明粉煤灰不僅具有降低水化熱的作用，也有一定的增強(qiáng)作用。因此，粉煤灰摻量在規(guī)范允許范圍內(nèi)取最大值30%，對(duì)大體積混凝土溫控非常有利?；炷翉?qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明，膠凝材料用量在430～450kg/m3之間較為合適，混凝土強(qiáng)度及絕熱溫升均滿足要求。底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)C45，抗?jié)B標(biāo)號(hào)P10。因此在配合比設(shè)計(jì)時(shí)既要滿足強(qiáng)度要求，也應(yīng)滿足抗?jié)B要求，還需考慮溫升控制，降低水化熱防止溫度裂縫的產(chǎn)生。施工配合比如表1所示。

3.混凝土施工要點(diǎn)

（1）采用斜面分層法施工。本工程基礎(chǔ)承臺(tái)采用3臺(tái)泵車從東向西澆筑。根據(jù)混凝土泵送時(shí)自然流淌形成坡度的特點(diǎn)采用“斜面分層，薄層覆蓋，循序推進(jìn)，一次到頂”的方法。斜面每層澆筑厚度約500 mm左右，利用層面散熱減少每次澆筑長度的蓄熱量，防止水化熱的積聚，減小溫度應(yīng)力。為確保振搗密實(shí)，在坡頂、坡腳、坡中設(shè)3道插入式振動(dòng)棒。

（2）采用二次振搗法。混凝土終凝前采用二次振搗法，以排除混凝土因泌水在粗骨料及水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，并防止因混凝土沉落而出現(xiàn)裂縫。減少內(nèi)部微裂，增加混凝土密實(shí)度，提高混凝土抗裂性能。

（3）混凝土表面及泌水處理。泵送混凝土表面水泥砂漿較厚。混凝土澆至標(biāo)高后，先用平板振動(dòng)器搗實(shí)，再用3m長刮尺刮平、搓壓、整平。初凝前用鐵滾筒來回碾壓數(shù)遍，用木抹子打磨，提高表面密實(shí)度，減少塑性收縮變形。初凝后、終凝前再次用木抹子搓平，以閉合收縮裂縫。

（4）加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)。為減小混凝土的內(nèi)外溫差，控制混凝土表面裂縫，在混凝土終凝前，二次抹面后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在混凝土表面采用兩層不透水、氣的塑料薄膜加兩層麻袋被進(jìn)行保濕和控溫養(yǎng)護(hù)。

四、結(jié)語

總之，只要重視物料的選擇，制定科學(xué)合理的混凝土施工方案，合理安排施工進(jìn)度，注意混凝土的澆筑、養(yǎng)護(hù)措施，采用合理的施工措施，能夠有效地避免水利工程中混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生，以保證混凝土的結(jié)構(gòu)質(zhì)量

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