水電站廠房大體積砼裂縫的原因分析及處理方法

孫紅麗

【摘要】電站廠房大體積砼結(jié)構(gòu)施工或運用過程中產(chǎn)生裂縫是常見的現(xiàn)象。裂縫破壞了結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，影響電站工程的使用壽命和安全，因此研究裂縫的原因、防治對策及處理方法是必要的。本文闡述了廠房水下大體積砼產(chǎn)生裂縫的原因，并針對其原因探討了裂縫的防治對策，進一步提出了裂縫常見的處理方法。

【關(guān)鍵詞】裂縫；電站廠房；大體積砼；砼配合比

1、廠房水下大體積砼定義

大體積混凝土目前國內(nèi)尚無一個明確的定義，國外的定義也不盡相同。廠房水下大體積砼通常界定為水輪發(fā)電機基礎(chǔ)和機坑周邊的圍護墻及底板等厚體結(jié)構(gòu)。

2、裂縫產(chǎn)生的原因

2.1砼收縮、膨脹問題

當(dāng)砼收縮受限時，容易因溫度變化產(chǎn)生比較規(guī)則的收縮裂縫。大體積砼結(jié)構(gòu)較厚，內(nèi)部水泥水化熱過高，又不易散發(fā)等，結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部之間的溫差較大，容易導(dǎo)致膨脹裂縫。

2.2設(shè)計問題

設(shè)計考慮不周（如鋼筋用量不足，配筋錯誤，地基不均勻沉降，過度震動等）使砼拉應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂縫。結(jié)構(gòu)分縫長度超過規(guī)范取值范圍，結(jié)構(gòu)鋼筋配置不合理，是產(chǎn)生裂縫的原因。

2.3溫差問題

由于砼初期內(nèi)部溫度較高，自身強度較低，當(dāng)高溫季節(jié)及溫差較大季節(jié)施工時，砼內(nèi)外部溫度變化梯度較大，造成砼產(chǎn)生裂縫。

2.4砼施工及養(yǎng)護問題

砼原材料質(zhì)量不良，配合比不當(dāng)，施工中任意加水以及砼養(yǎng)護不良等因素，均會導(dǎo)致砼收縮加大而裂縫。砼澆筑完畢后，若不及時保濕養(yǎng)護，砼表面水分會快速蒸發(fā)，造成砼表面產(chǎn)生干縮裂縫。

3、裂縫的防治對策

為避免砼產(chǎn)生裂縫，需從設(shè)計、施工和砼養(yǎng)護等多方面采取防治措施。

3.1設(shè)計方面采取的措施

（1）避免不均勻沉降引起的裂縫

為防止大體積砼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的不均勻沉降，在選址時，設(shè)計應(yīng)首選均勻、良好的地基。遇軟弱地基時，對不良地基進行加固處理使之達到沉降均勻要求。

根據(jù)廠房水下結(jié)構(gòu)所處的地質(zhì)條件、氣溫條件，合理地進行結(jié)構(gòu)布置，減小結(jié)構(gòu)荷重的不均勻性。

根據(jù)規(guī)范要求對結(jié)構(gòu)分段，適當(dāng)設(shè)置沉降縫，一般對于巖基上鋼筋砼底板順水流方向的沉降縫，控制縫距不大于20m，土基上縫距不超過30m。

以上都是設(shè)計中避免因不均勻沉降引起砼裂縫的措施。

（2）采用優(yōu)質(zhì)原材料，優(yōu)化砼配合比

選擇水化熱小，干縮性小、和易性好，抗腐蝕性強的水泥品種，是防止裂縫產(chǎn)生的有效措施。

（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足強度要求時，鋼筋宜采用小直徑且間距小的布置方式。

在某些易裂的薄弱部位設(shè)置“暗梁”和 “暗柱”，在墻洞口周邊設(shè)置附加筋等增大結(jié)構(gòu)含筋率，使鋼筋砼的極限抗拉強度提高，結(jié)構(gòu)的抗裂性增強。另外在底板、邊墻等大體積砼可能產(chǎn)生溫度裂縫的部位預(yù)留砼后澆帶，在其兩側(cè)增設(shè)插筋或構(gòu)造補強鋼筋，待一期砼充分收縮之后，在溫度較低的條件下，回填膨脹性砼。

電站廠房水下大體積砼結(jié)構(gòu)所處環(huán)境一般較差，根據(jù)規(guī)范要求適當(dāng)加大保護層厚度提高砼的密實性和抗?jié)B性。

3.2施工方面采取的措施

砼的澆筑要求避開高溫季節(jié)和負溫季節(jié)，在高溫季節(jié)施工時，平倉振搗后，砼最高澆筑溫度不得超過28℃，在日平均氣溫5℃以下不澆筑砼。

夏季砼施工時控制砼產(chǎn)生裂縫的措施主要是降低砼澆筑溫度，降低砼的水化熱溫升和砼澆筑后的養(yǎng)護，主要采取以下施工和砼養(yǎng)護措施：

①砂石骨料搭棚噴水，避免陽光暴曬，采用冷水拌制砼；

②運輸砼的自卸車車箱上應(yīng)搭設(shè)活動遮陽棚，現(xiàn)場已澆筑的砼面上覆蓋隔熱被，減少砼暴曬時間；

③砼倉內(nèi)安裝倉面噴霧機噴水霧，降低倉面氣溫，并將澆筑施工時間盡量安排在早、晚間低溫時段；

④采用低水化熱水泥、摻入粉煤灰和外加劑減少水泥用量；

⑤為利于砼澆筑塊的散熱，砼澆筑層高一般為1～2m；

⑥在砼澆筑完畢收水后，應(yīng)及時覆蓋一層塑料布密封并在塑料布上蓋草袋進行保溫、保濕，以防止砼早期失水過快以及砼內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生表面裂縫；

⑦對于砼側(cè)面應(yīng)采用塑料布和草袋覆蓋，草袋要與側(cè)墻固定嚴密、牢靠、以便形成不透風(fēng)的養(yǎng)護層；

⑧塑料布難以覆蓋處，應(yīng)噴灑兩次養(yǎng)護劑進行養(yǎng)護；新澆砼應(yīng)由專業(yè)養(yǎng)護人員24小時噴水養(yǎng)護；

⑨拆除模板、草袋和塑料布時要保證砼內(nèi)外溫差不超過20℃，以免因溫度驟降而引起砼開裂；

冬季砼施工在日平均氣溫5℃以下不澆砼。若根據(jù)工期要求，必須采取冬季砼施工時，需采取以下施工和砼養(yǎng)護措施：

①砼拌合前，用熱水沖洗拌合機和砼攪拌車，將拌合水適當(dāng)加熱，并加熱砂石骨料的方法；

②盡量減少砼運輸時間；合理安排砼入倉強度，使其在最短的時間內(nèi)入倉；

③倉面搭設(shè)保溫棚，棚內(nèi)用火爐升溫；

④砼澆筑完畢后，應(yīng)及時用塑料布和兩層草袋覆蓋進行保濕、保溫，并用熱水養(yǎng)護；

⑤在氣溫驟降或寒潮沖擊，至使砼表面溫度急劇下降時，在澆筑層面應(yīng)進行早期表面保護；

⑥保溫層應(yīng)搭接嚴密，尤其是接頭處，特別注意施工質(zhì)量；

⑦為加強砼表面保護，應(yīng)推遲拆模時間，以利用模板對砼表面進行保溫，并提高砼拆模時的強度，增加砼的抗凍性；

⑧應(yīng)避免在夜間或氣溫驟降期間拆模，以減少砼內(nèi)外溫差。模板拆除后，應(yīng)立即對砼外露面覆蓋包裹保溫材料進行保溫。

4、裂縫的處理方法

目前常用的裂縫的處理方法如下：

表面涂抹法

表面涂抹法是一種簡單、常見的修補方法，它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫的處理。常用材料有環(huán)氧樹脂類、聚氨酯類、瀝青等。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在砼表面涂刷瀝青。

（2）充填法

充填法是用風(fēng)鎬、鋼釬或高速旋轉(zhuǎn)的切割圓盤將裂縫擴大，形成V形或梯形槽，清洗干凈后分層壓抹環(huán)氧砂漿或水泥砂漿、瀝青油膏、高分子密封材料或各種成品堵漏劑等材料封閉裂縫。當(dāng)修補的裂縫有結(jié)構(gòu)強度要求時，宜用環(huán)氧砂漿填充。

（3）灌漿法

灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的砼裂縫的修補，利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入砼裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與砼形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。灌漿材料常用的有環(huán)氧樹脂類、甲基丙烯酸甲酯、丙凝、氰凝和水溶性聚氨酯等。

5、結(jié)語

本文針對電站廠房水下大體積砼結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因、防治對策及處理方法進行了小結(jié)和探討，對工程實踐中預(yù)防砼裂縫產(chǎn)生以及對已產(chǎn)生的有害裂縫進行處理具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻：

[1] SL 266-2014. 水電站廠房設(shè)計規(guī)范[S]. 北京： 中國水利水電出版社，2014年.