核工程大體積防水混凝土質(zhì)量控制探析

謝 建 龍

(核工業(yè)第七研究設(shè)計院建設(shè)監(jiān)理公司，山西 太原 030012)

?

·質(zhì)量控制·

核工程大體積防水混凝土質(zhì)量控制探析

謝 建 龍

(核工業(yè)第七研究設(shè)計院建設(shè)監(jiān)理公司，山西 太原 030012)

介紹了某核工程水池概況，針對混凝土裂縫、混凝土幾何尺寸偏差、施工冷縫、預(yù)埋件偏差等大體積防水混凝土質(zhì)量通病，提出了其相對應(yīng)的消除方法，為今后同類工程提供參考。

大體積防水混凝土，混凝土裂縫，核工程，水泥

本文通過對某核工程地下坑池混凝土質(zhì)量控制，探析核工程地下大體積防水混凝土質(zhì)量控制方法。

1 某核工程水池概況

工程設(shè)計的基礎(chǔ)尺寸為78 m×29.7 m。水池西段地下3層，地上2層，基礎(chǔ)深埋17.9 m，局部基礎(chǔ)深埋最大處20.8 m?；A(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，厚度2 m，設(shè)計要求不允許設(shè)垂直施工縫，抗?jié)B等級S8,混凝土強度C35。池壁厚度為1 380 mm～1 700 mm。

2 某核工程水池大體積防水混凝土質(zhì)量通病分析及消除方法

核工程防水混凝土?xí)霈F(xiàn)一些質(zhì)量通病，如混凝土裂縫、施工冷縫、混凝土幾何尺寸偏差、預(yù)埋件偏差、墻體根部出現(xiàn)蜂窩、麻面等問題。混凝土裂縫和誤差一樣，是不可避免的，只能通過技術(shù)、施工組織方案將其控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，降低其對大體積防水混凝土的危害。

抗?jié)B作用喪失的主要原因是核工程防水混凝土裂縫，控制混凝土施工裂縫就是關(guān)鍵之中的關(guān)鍵，因此本文重點就防水核工程混凝土的裂縫成因分析后，對主要成因進行預(yù)防控制。

2.1 核工程混凝土裂縫的分類

裂縫深度h與結(jié)構(gòu)厚度H的關(guān)系如下：h≤0.1H表面裂縫，是混凝土在收縮時，產(chǎn)生的應(yīng)力集中，反應(yīng)到了混凝土的表層，不會對混凝土產(chǎn)生危害；0.1H

2.2 理論力學(xué)上混凝土裂縫如何產(chǎn)生

施工過程中產(chǎn)生的混凝土裂縫，主要是混凝土內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變平衡的破壞造成的?；炷劣捎诟鞣N原因產(chǎn)生應(yīng)力大于結(jié)構(gòu)的外約束和內(nèi)約束應(yīng)變。裂縫就會在混凝土的內(nèi)部、外部產(chǎn)生。

GB 50108—2001地下工程防水技術(shù)規(guī)范要求防水混凝土結(jié)構(gòu)裂縫寬度不得大于0.2 mm，并不得貫通。

2.3 混凝土應(yīng)力產(chǎn)生的原因分析以及相應(yīng)的控制措施

2.3.1 水化熱

混凝土內(nèi)部熱量的主要來源是水泥在混凝土的攪拌過程中與水結(jié)合后要產(chǎn)生一定的熱量，我們稱之為水泥水化熱。核工程地下坑池混凝土截面大、厚度高，散熱相對較慢，由內(nèi)向外傳遞途徑單一，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失，從而導(dǎo)致內(nèi)外溫差過大。我們可以通過科學(xué)配比手段控制水泥水化熱，例如混凝土單位體積內(nèi)的水泥用量的改變和水泥品種的調(diào)整。

控制措施：核工程防水混凝土主要通過內(nèi)外溫差的控制，不要出現(xiàn)溫差過大就能夠有效的控制水化熱的產(chǎn)生，對防水混凝土原材料水泥應(yīng)該選用低水化熱和凝結(jié)時間較長的水泥，以降低水泥水化過程中產(chǎn)生的水化熱。防水混凝土最好選用礦渣硅酸鹽水泥或粉煤灰水泥。

2.3.2 混凝土外部溫度影響

外部溫度的變化對混凝土裂縫有很大的影響。混凝土施工過程中，水化熱的絕熱升溫、結(jié)構(gòu)散熱降溫和混凝土的內(nèi)部溫度相互作用之和構(gòu)成了混凝土的內(nèi)部溫度。混凝土的澆筑溫度會隨著外界氣溫的升降而變化；外部溫度上升，材料溫度上升，拌合后的混凝土內(nèi)部初始溫度就越高。如外部溫度下降，會增加混凝土的降溫幅度，溫差過大，內(nèi)部混凝土與表層混凝土的收縮應(yīng)變加劇，產(chǎn)生裂縫，危害極大。混凝土的溫度差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力大于混凝土的抗拉強度設(shè)計值，就會開裂。

控制措施：混凝土是熱的不良導(dǎo)體，這就決定了混凝土散熱的時間周期較長，我們應(yīng)通過切實可行的技術(shù)措施控制，降低混凝土中水泥凝結(jié)時產(chǎn)生的水化熱，有效的消除混凝土施工過程中的溫度應(yīng)力，溫度控制措施必須切實有效。為防某核工程水池混凝土產(chǎn)生裂縫，采取的主要措施是降低拌合物溫度，加強測溫、養(yǎng)護工作，同時加強溫度監(jiān)測與管理，隨時控制混凝土內(nèi)的溫度變化，通過增減覆蓋物厚度使內(nèi)外溫差控制在25 ℃以內(nèi)，使混凝土的內(nèi)外溫差在20 ℃之內(nèi)，減小溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。

施工過程控制指標(biāo)如下：

1)混凝土內(nèi)外溫差不大于20 ℃。

2)保證混凝土出罐和入模溫度。

3)降溫速度不大于2 ℃/d～3 ℃/d。

2.3.3 混凝土收縮應(yīng)力因素及措施

混凝土的拌合水中，只有約20%的水分是水泥水化所必需的，其余的80%都要被蒸發(fā)或散失。大量的水分損失帶來混凝土的收縮，收縮產(chǎn)生的應(yīng)力一旦大于混凝土抗拉強度，產(chǎn)生應(yīng)變就會帶來混凝土裂縫。所以控制混凝土拌合中的水以及在水化過程中水的損失速度，尤其重要。

控制措施：

1)嚴格控制混凝土水灰比。

對配合比設(shè)計的要求主要是：既要保證設(shè)計強度，又要大幅度降低水灰比；既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量。試配時注意以下幾點：

a.科學(xué)配比，在確保強度的前提下盡可能減少水泥用量；

b.嚴格控制水量，降低水灰比，防水混凝土的水灰比控制在0.55以下；

c.摻合一定量的緩凝劑和膨脹劑，提高混凝土防水效果。

2)嚴格控制原材料質(zhì)量。

從以上混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析，在混凝土施工中，除要減少施工荷載等非結(jié)構(gòu)荷載因素，同時要著重考慮混凝土自身質(zhì)量，抓住混凝土材料組分這一要素，這就要嚴格控制混凝土配合比材料用量。所以原材料的質(zhì)量是決定工程整體質(zhì)量優(yōu)劣的必然因素。

a.溫度、收縮變形因素，水泥盡量選用水化熱低或水化熱釋放緩慢的水泥，如礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥等。

b.粗細骨料。

砂、石料屬于地方材料，質(zhì)量因地域差異變化比較大，江河邊的地方砂石料易采購，且質(zhì)量較好。

石子的質(zhì)量要求主要是級配、強度和含泥量控制。

防水混凝土在砂子的選用上宜采用中砂，因為其孔隙率小，總表面積小，這樣混凝土的用水量和水泥用量就可以減少，水化熱就低，裂縫就減少。

3)使用摻合料和外加劑。

為減少混凝土的收縮變形及溫度變形，在某核工程水池地下坑池混凝土施工中摻加了膨脹劑和緩凝劑，作為補償混凝土自收縮和溫度應(yīng)力引起的裂縫問題。

摻加粉煤灰也可以減少水泥用量，降低水化熱，增加混凝土的和易性，提高混凝土的抗?jié)B強度，減少混凝土裂縫。

2.3.4 混凝土施工方法不當(dāng)產(chǎn)生裂縫的防治

前面已對溫度、收縮應(yīng)力等造成混凝土裂縫因素進行了分析，但最終要通過編制可行的施工方案來保證，況且施工方案選擇不當(dāng)會加劇溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力的作用。因此混凝土裂縫防治要對混凝土施工方法進行分析、比較，選擇最佳方法并嚴格實施。

1)混凝土澆筑。

澆筑時均勻分布混凝土，按既定方案分層布料，正確振搗，快插慢拔，確保振搗棒插入下層混凝土50 mm，每次振搗時間10 s～30 s，保證振搗密實。

在混凝土攪拌過程中，盡量精確的控制拌合物的比例，嚴格控制混凝土出機坍落度。同時，要盡量降低混凝土拌合物出口溫度，拌合物可采取以下兩種降溫措施：一是通過澆涼水、覆蓋等方式對粗細骨料進行冷卻，二是給水中加冰降低水溫拌合，通過對粗細骨料及水的降溫等措施。

2)避免出現(xiàn)施工冷縫。

防水混凝土澆筑時，要確保連續(xù)進行，避免產(chǎn)生施工冷縫。這也是防水混凝土澆筑要求比普通混凝土更高的體現(xiàn)。不留施工冷縫的要點是每一澆筑面停置時間必須控制在混凝土初凝時間內(nèi)，一般控制在試配確定的混凝土配合比初凝時間內(nèi)，某核工程水池地下坑池混凝土摻加緩凝劑后初凝時間延長至5 h以內(nèi)。如此，配合合理的澆筑順序，保證了工程施工質(zhì)量。

3)加強混凝土的養(yǎng)護工作，防止防水混凝土表面裂縫。

混凝土澆筑初凝后，及時采取養(yǎng)護措施，以通過降低混凝土內(nèi)外溫度差和減緩混凝土的升溫、降溫速度，防止驟然升降，減小應(yīng)力，控制應(yīng)變。混凝土養(yǎng)護采用一層塑料布上加兩層草袋，防止防水混凝土表面裂縫，同時在現(xiàn)場另準(zhǔn)備一層草袋，根據(jù)測溫記錄確定是否需加蓋草袋，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫差超出規(guī)定值時，及時加蓋養(yǎng)護，根據(jù)實測情況，必要時用特殊溫度控制方式，采取蓄水等方式進行保溫養(yǎng)護。

3 實施效果

目前某核工程水池工程已施工完成，通過觀察混凝土表觀未發(fā)現(xiàn)裂縫、不密實等缺陷?；炷临|(zhì)量符合GB 50204—2002混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范、GB 50164—92混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)要求。本工程兩個水池澆筑完成后進行了試水，水池沒有出現(xiàn)漏水點，試水高度10 m，有滲水點，有些滲水點試水12 h后自閉，一次試水成功。

[1] GB 50108—2001，地下工程防水技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB J82—85，普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法[S].

[3] GB 50164—92，混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] GB 50204—2002,混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范[S].

[5] YB J224—1991,塊體基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)規(guī)程[S].

[6] JGJ 55—2000,普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程[S].

[7] 《建筑施工手冊》編委會.建筑施工手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[8] 王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,1997.

[9] 王鐵夢.王鐵夢教授談控制混凝土工程收縮裂縫18個因素[J].混凝土,2003(11):27-28.

[10] 孫修艾,程曙明.大面積框架結(jié)構(gòu)梁板混凝土一次整體澆筑施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2003(1):50-51.

[11] 江正榮.建筑施工工程師手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

Analysis on mass waterproofing concrete quality control of nuclear project

Xie Jianlong

(ChinaNuclearIndustry7thInstituteDesignConstructionSupervisionCompany,Taiyuan030012,China)

The thesis introduces the nuclear project pond conditions, in light of mass waterproofing concrete quality diseases, such as concrete cracks, concrete size errors, cold concrete cracks and embedded component error, and puts forward corresponding elimination methods, which has provided some guidance for similar engineering in future.

mass waterproofing concrete, concrete cracks, nuclear project, cement

1009-6825(2017)18-0198-03

2017-04-10

謝建龍(1977- )，男，高級工程師

O213.1

A