水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土裂縫成因及控制處理

周燏城

【摘要】要控制混凝土的裂縫，不管是因?yàn)槭裁礃拥脑蛞?，都?yīng)該加強(qiáng)混凝土的施工質(zhì)量。選擇低水化熱的水泥，一定量的細(xì)摻料，與水泥相溶性好的外加劑；無(wú)堿硅酸鹽反應(yīng)的、潔凈的、級(jí)配良好的骨料；較低的水膠比配制出良好工作性能的混凝土。加強(qiáng)混凝土的拌和，運(yùn)輸和澆筑，振動(dòng)，養(yǎng)護(hù)等施工技術(shù)，使混凝土的質(zhì)量，體積穩(wěn)定，耐久性達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。本文通過(guò)對(duì)船閘工程大體積混凝土的施工，闡述了水運(yùn)工程大體積混凝土溫度裂縫的處理措施。

【關(guān)鍵詞】水工結(jié)構(gòu)；大體積混凝土；裂縫成因；控制處理

1、大體積混凝土的定義

對(duì)于大體積混凝土的定義，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一的明確定義。根據(jù)“水運(yùn)工程大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)規(guī)范”（JTS202-1-2010）和“大體積混凝土溫度測(cè)量與控制技術(shù)規(guī)范”（GB/T51028-2015），大體積混凝土是指“水化熱等因素造成混凝土溫度變化的裂縫，或結(jié)構(gòu)截面最小尺寸等于或大于1m的混凝土?！叭毡窘ㄖ?biāo)準(zhǔn)研究所JASS5規(guī)定：”結(jié)構(gòu)截面的最小厚度在80cm以上，同時(shí)預(yù)計(jì)混凝土內(nèi)部最高溫度和外界溫度引起的水化熱量超過(guò)混凝土25℃，成為大體積混凝土。因此，確定大體積混凝土的基礎(chǔ)是它是否產(chǎn)生水合熱由于溫度收縮應(yīng)力，但水化熱的大小，除了混凝土本身，而且還與組件的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。

2、大體積混凝土溫度裂縫的成因

大體積混凝土開(kāi)裂的主要原因是混凝土內(nèi)外溫差較大。對(duì)于大體積混凝土來(lái)說(shuō)，在澆筑過(guò)程中，混凝土內(nèi)的絕熱溫升非常高。，在隨后的冷卻過(guò)程中，混凝土?xí)湛s。由于地基土或已澆注部分的構(gòu)件的約束，混凝土的結(jié)構(gòu)溫度會(huì)有較大的收縮應(yīng)力，如果此時(shí)溫度收縮拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，則會(huì)產(chǎn)生裂縫。

3、工程案例分析

3.1、工程概要

十二孔閘位于河北省任丘市劉莊村東白洋淀千里堤上，是一座防洪，引水，千里堤上利用的水利工程。原始閘門(mén)始建于1958年，為砂質(zhì)地基方形箱式磚石涵結(jié)構(gòu)形式，12孔2×2m涵洞。由于施工初期標(biāo)準(zhǔn)低，質(zhì)量差，經(jīng)過(guò)幾次除險(xiǎn)加固工程均未根除隱患，幾個(gè)隱患未能根除，下游消能防沖能力低等問(wèn)題。為了確保防洪和下游安全，發(fā)揮引水灌溉和引水補(bǔ)淀效益，2010年8月開(kāi)始重建。閘門(mén)式涵閘改造后，該洞為4孔3×3m鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)，改建后仍沿用“十二孔閘”的名稱(chēng)。十二孔閘主體結(jié)構(gòu)為1級(jí)，次結(jié)構(gòu)3級(jí)，設(shè)計(jì)洪水位9.0m（85高程），引水灌溉設(shè)計(jì)流量48m3/s，引水設(shè)計(jì)流量30m3/s沉淀，洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年，洪水位10.48米。

3.2、施工情況與裂縫分析

3.2.1基礎(chǔ)因素

十二孔閘改造工程為原址改造工程，地質(zhì)結(jié)構(gòu)為單一的粘土結(jié)構(gòu)，分布較為平穩(wěn)。隨著新建防洪水平的提高，縱向距離增加到107.6米，比原工程的56米顯著增加。河北省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院進(jìn)行了兩次實(shí)地考察，新工程消力池以下為沙壤土地基，容易造成局部混凝土裂縫或?qū)嬀弑浪?/p>

3.2.2、混凝土質(zhì)量因素

為確?！耙S補(bǔ)淀”（2010年11月）的目標(biāo)，2010年8月9日至2010年10月15日完成12孔閘門(mén)改造工程的主體工程。建設(shè)周期短，混凝土施工方案中的混凝土供應(yīng)是購(gòu)買(mǎi)商品混凝土。如果購(gòu)買(mǎi)的混凝土的質(zhì)量沒(méi)有得到嚴(yán)格的控制，混凝土的質(zhì)量很容易造成混凝土達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)或提前脫模。

3.2.3、氣溫因素

項(xiàng)目主體工程（上下游，胸墻，翼壁，涵洞，碼頭）的建設(shè)工作是在夏末秋初?；炷猎谶\(yùn)輸和澆筑過(guò)程中經(jīng)受高溫。

3.2.4荷載因素

該項(xiàng)目位于白洋淀千里堤中段，是附近居民交通要道，特別是滿(mǎn)足水產(chǎn)養(yǎng)殖運(yùn)輸重卡通行的要求。涵洞頂板澆筑完成后，需要重建工程恢復(fù)交通。在這種情況下，對(duì)涵洞頂板的加固，澆筑和養(yǎng)護(hù)提出了更高的要求。例如澆注混凝土不能滿(mǎn)足荷載要求，容易產(chǎn)生裂縫。

3.3、裂縫防治控制

3.3.1、基礎(chǔ)施工與處理

下游工程在主工程周?chē)贾门潘?，采用塊石過(guò)濾，機(jī)泵排水，加快基礎(chǔ)固結(jié)，保證基礎(chǔ)穩(wěn)定，防止因不均勻沉降引起的混凝土開(kāi)裂。以下基礎(chǔ)工程靜水池采用位移法處理：原砂壤土基礎(chǔ)的開(kāi)挖部分，取代粘土基礎(chǔ)，壓實(shí)基礎(chǔ)，確?；A(chǔ)平整度和致密性的形成；在粘土的基礎(chǔ)上均勻鋪設(shè)100厘米厚的石材，用混凝土澆筑一體，以保證基礎(chǔ)的強(qiáng)度，防止混凝土裂縫不均勻沉降。頂板澆筑不分倉(cāng)，采用通體一次性澆筑完成，澆筑過(guò)程中加強(qiáng)澆搗，以確保密度。

3.3.2、混凝土質(zhì)量保證

本工程采用水工防滲混凝土，每批商品混凝土進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，施行廠(chǎng)家提供檢驗(yàn)報(bào)告，施工單位送檢，監(jiān)理單位的監(jiān)督，施工單位抽查管理辦法，確保進(jìn)場(chǎng)具體的穩(wěn)定指標(biāo)合格。澆筑前，科學(xué)計(jì)算混凝土需求量，防止連續(xù)澆筑混凝土澆筑過(guò)程中因冷施工延期而引起的冷縫。

3.3.3、溫度因素防控

夏季澆筑施工盡量控制早，晚時(shí)間，避免中午高溫環(huán)境，如果必須在高溫環(huán)境下工作，則應(yīng)搭建涼棚，同時(shí)噴灑水霧。使用低熱硅酸鹽水泥，在加冰過(guò)程中運(yùn)輸，加入緩凝劑控制凝結(jié)時(shí)間。

3.3.4荷載應(yīng)力因素控制措施

為了滿(mǎn)足抗壓強(qiáng)度要求，為防止混凝土裂縫的產(chǎn)生，重建涵洞屋面澆筑選用高強(qiáng)混凝土標(biāo)號(hào)C60，選用優(yōu)質(zhì)骨料，添加水泥用量0.5%的高效減水劑。拆遷后用麻布覆蓋灑水，養(yǎng)護(hù)28天，避免高溫，風(fēng)吹造成不良影響。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，混凝土壩，閘底板，溢洪閘閘室等水利工程中水工混凝土得到廣泛應(yīng)用。水工混凝土裂縫問(wèn)題在水利工程中起著決定性的作用。認(rèn)真分析原因是非常重要的。為保證水工建筑物的正常能效，有必要科學(xué)合理地控制裂縫并結(jié)合各種措施進(jìn)行防治。

參考文獻(xiàn)：

[1]姓海濤，張敏，簡(jiǎn)澤平.簡(jiǎn)述大體積水工混凝土澆筑裂縫控制[J].江蘇水利，2016，（12）：42-46.

[2]賀弘揚(yáng).水利水電建筑工程大體積混凝土施工及養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，（23）：233.

[3]暢新.大河道混凝土底板及駁岸擋墻跳倉(cāng)施工工法研究[D].西安石油大學(xué)，2016.

[4]孫明明.水工薄壁混凝土溫度應(yīng)力模擬及施工期防裂技術(shù)研究[D].鄭州大學(xué)，2016.

[5]朱可可.大壩混凝土斷裂疲勞性能的試驗(yàn)研究[D].昆明理工大學(xué)，2016.