揚(yáng)水工程混凝土收縮縫的影響及控制措施

安克旭

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

1 案例工程基本概況

吉木乃縣揚(yáng)水工程（三泵站—五泵站）施工Ⅲ標(biāo)調(diào)蓄水池位于現(xiàn)城東北方約15km 處，采用玻璃鋼夾砂管與五泵站連接，管道全長(zhǎng)7.3km，管徑1200mm，沿途建筑物68 座，混凝土澆筑約1750m3；調(diào)蓄水池池底高程860.5m，池頂高程876m，庫(kù)容355 萬(wàn)m3，包含進(jìn)出水建筑物和檢修通道及管理房，土石方開(kāi)挖約240m3，壩體填筑約80 萬(wàn)m3，棄料約160 萬(wàn)m3，土工膜鋪設(shè)約40 萬(wàn)m2，混凝土澆筑約3.6 萬(wàn)m3。

本標(biāo)段涉及混凝土施工分為：輸水管道建筑物、調(diào)蓄水池進(jìn)口及消力池、調(diào)蓄水池出水涵洞及出水塔、調(diào)蓄水池檢修通道、調(diào)蓄水池護(hù)坡混凝土、壩頂路沿石和路面、背部混凝土方格網(wǎng)等七個(gè)部分。輸水管道建筑物混凝土約1750m3，設(shè)計(jì)指標(biāo)F200W6；調(diào)蓄水池混凝土約3.6 萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)指標(biāo)主要為F300，部分為F200W6。調(diào)蓄水池護(hù)坡混凝土澆筑為關(guān)鍵工作，總澆筑量2.89 萬(wàn)m3，計(jì)劃工期140d，日均強(qiáng)度206m3/d，考慮其他部位施工及不良天氣等因素影響，混凝土正常施工時(shí)強(qiáng)度按護(hù)坡強(qiáng)度的150%考慮為309m3/d，高分期按120%計(jì)算為370m3/d。澆筑強(qiáng)度高，管線建筑物分散，施工運(yùn)輸難度大。

2 揚(yáng)水工程混凝土收縮縫的影響分析

水工工程中混凝土收縮縫往往受到水分蒸發(fā)、漿體收縮等方面的影響，會(huì)形成相應(yīng)的收縮縫。

1）塑性收縮。在混凝土完成澆注之后的5h 左右其中的水泥就會(huì)產(chǎn)生比較激烈的反應(yīng)，容易發(fā)生泌水以及水分蒸發(fā)的情況，從而造成混凝土的失水收縮問(wèn)題。同時(shí)此種情況下骨料會(huì)由于自重而發(fā)生沉降，骨料和膠合料發(fā)生了不均勻收縮。一旦骨料在下沉?xí)r遭遇鋼筋約束就容易順著鋼筋方向形成裂縫。

2）干縮。在混凝土凝結(jié)之后，其表層水分會(huì)逐漸蒸發(fā)掉，從而造成混凝土濕度逐漸下降、體積逐漸降低，從而產(chǎn)生干縮現(xiàn)象，一般情況下混凝土干縮主要出現(xiàn)在其澆注完成之后7d 左右時(shí)間。在水分蒸發(fā)過(guò)程中會(huì)在混凝土的表層和內(nèi)部形成不均勻性收縮，從而造成混凝土表層受拉嚴(yán)重，一旦超出了混凝土所能承受的拉力就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

3）溫度收縮。溫度因素所造成的混凝土裂縫主要是由于水泥水化熱所造成的混凝土內(nèi)外部溫差較大。一般情況下溫差的產(chǎn)生主要包括如下幾種情況：一是在水工混凝土澆筑初始階段會(huì)形成大量的水化熱，容易產(chǎn)生內(nèi)外溫差而造成混凝土開(kāi)裂；一是在模板拆除前后因?yàn)榛炷帘砻鏈囟瓤焖俳档投斐傻牧芽p；另一方面是由于混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到最高之后，隨著熱量的漸漸散失會(huì)形成內(nèi)部的溫差，形成溫度梯度，從而產(chǎn)生溫度裂縫。

3 揚(yáng)水工程混凝土收縮縫控制措施

1）塑性收縮裂縫的防治措施。第一，為了避免收縮裂縫的產(chǎn)生，可以采取干縮值相對(duì)較小的硅酸鹽水泥進(jìn)行混凝土的制作，同時(shí)也要在混凝土中添加相應(yīng)量的減水劑，以此來(lái)增強(qiáng)混凝土所具有的和易性以及坍落度，從而有效減少水泥、水等原材料的用量。同時(shí)也要盡量采用具有較好級(jí)配性的粗集料，要控制石料含泥量≤1%，這樣也能夠減少水泥的用量，可以有效改善混凝土和易性。

另外，為了提升混凝土澆筑一體性，在澆筑前要對(duì)基層、模板等進(jìn)行必要的灑水潤(rùn)濕。

第二，完成混凝土澆筑后要加強(qiáng)其溫濕度控制，可在其表面覆蓋草墊或者塑料薄膜，并對(duì)其進(jìn)行灑水潤(rùn)濕。同時(shí)，可在混凝土表層噴灑養(yǎng)護(hù)劑來(lái)加強(qiáng)其養(yǎng)護(hù)力度；（如圖1 所示）

圖1 混凝土澆筑

第三，為了提升混凝土振搗有效性，可以對(duì)其實(shí)施二次振搗，將混凝土重新實(shí)施液化處理，此種方式可以有效將原有較為粗大的骨料打碎，同時(shí)也可以去除多余的水膜，可以有效緩解混凝土塑性裂縫的發(fā)生概率。第四，由于該工程混凝土施工過(guò)程中容易受到強(qiáng)風(fēng)影響，所以需要設(shè)置必要的擋風(fēng)裝置，加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。

2）干縮裂縫防治措施。第一，混凝土內(nèi)水泥含量很大程度上影響干縮裂縫的產(chǎn)生，所以要盡可能采取粉煤灰水泥等低水泥含量的混凝土。另外，混凝土的干縮在很大程度上受到水灰比的影響，水灰比的增加會(huì)造成干縮更加嚴(yán)重，因此需要根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)具體情況有效控制水灰比，并且在其中加入適量減水劑。第二，加強(qiáng)混凝土配比方面的控制，特別是加強(qiáng)其用水量的控制，保證其處在配比設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。第三，造成干縮裂縫的重要原因就是混凝土前期的養(yǎng)護(hù)缺失，因此要適度延長(zhǎng)混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，尤其是對(duì)于寒冷環(huán)境來(lái)說(shuō)更是要加強(qiáng)混凝土的保溫措施，并且在其表面涂抹養(yǎng)護(hù)劑實(shí)施養(yǎng)護(hù)。第四，針對(duì)此工程的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，可以在合適位置設(shè)置收縮縫來(lái)降低干縮裂縫的產(chǎn)生。

3）溫度裂縫的防治措施。第一，可以通過(guò)粉煤灰水泥、礦渣水泥等低熱性水泥進(jìn)行混凝土配制，為了保證所制混凝土的性能指標(biāo)，要確保粉煤灰含量達(dá)到混凝土總量25%以上。同時(shí)也要降低混凝土中水泥含量（不超過(guò)450kg/m3）以及水灰比（不超過(guò)0.6）。為了能夠有效降低混凝土中水泥含量，可以在其中加入高效的減水劑，以此來(lái)減小水泥的水化熱作用。第二，需要加強(qiáng)混凝土生產(chǎn)過(guò)程中攪拌的控制，為了有效降低混凝土澆筑溫度，可以采用風(fēng)冷方式對(duì)混凝土進(jìn)行必要的降溫。第三，要對(duì)揚(yáng)水工程的具體情況進(jìn)行分析，結(jié)合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定最終的混凝土配合比。同時(shí)，為了驗(yàn)證所配置混凝土的性能，需要對(duì)其實(shí)施必要的工程試驗(yàn)來(lái)確定最終配合比的有效性。另外，混凝土的攪拌質(zhì)量在很大程度上影響著混凝土的最終質(zhì)量，在對(duì)其進(jìn)行攪拌時(shí)要充分考量混凝土的存儲(chǔ)時(shí)間、外部因素影響，減小其發(fā)生離析的可能。第四，揚(yáng)水工程涉及大量混凝土澆筑工程，對(duì)其工藝控制相對(duì)校驗(yàn)，因此務(wù)必要確保施工結(jié)構(gòu)的合理性，防止因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)問(wèn)題而引發(fā)的澆筑裂縫。在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，為了減小混凝土內(nèi)外溫差的影響，可以通過(guò)分層澆筑的方式來(lái)進(jìn)行，并且要控制好不同層之間的過(guò)渡和銜接。一般都是從底層向上層逐次進(jìn)行，每一層澆注完成后都要進(jìn)行相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)。分層澆注的方式更多用于結(jié)構(gòu)較為適中的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，所以要根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的具體情況設(shè)定合理的澆筑施工方案，以此來(lái)保證混凝土澆筑的連續(xù)性以及有效性。在設(shè)定混凝土澆筑施工方案時(shí)需要對(duì)工程進(jìn)行整體考量，在具體實(shí)施過(guò)程中需要逐層實(shí)施混凝土澆筑，要最大程度保證其結(jié)構(gòu)覆蓋區(qū)域的合理性和有效性。在實(shí)際澆注時(shí)為了達(dá)到填充密實(shí)度，往往從相對(duì)較短端作為起始點(diǎn)，逐漸向長(zhǎng)邊進(jìn)行推進(jìn)，對(duì)于相對(duì)特殊的位置來(lái)說(shuō)也可以采取從中間向兩側(cè)/從兩側(cè)向中間的方式進(jìn)行澆筑，但是此種澆注方式在具體操作時(shí)較為復(fù)雜，對(duì)于所用設(shè)備等方面要求相對(duì)較高。第五，增強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。對(duì)于澆注之后的混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)是減少收縮縫的關(guān)鍵措施，養(yǎng)護(hù)中最主要的是進(jìn)行保溫、保濕的控制，一般情況下可在混凝土表面覆蓋保溫膜來(lái)緩解混凝土內(nèi)部過(guò)快外散，以此來(lái)避免混凝土內(nèi)外形成較大的溫度梯度而產(chǎn)生裂縫。在混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中也要具有針對(duì)性，對(duì)于相對(duì)較硬、彈性較小的混凝土來(lái)說(shuō)，在澆注完成之后要第一時(shí)間進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，利用灑水等方式確保混凝土表層的濕潤(rùn)性，避免裂縫的產(chǎn)生；對(duì)于相對(duì)較硬、彈性較大的混凝土來(lái)說(shuō)，那么可以在混凝土澆筑過(guò)后12h 利用噴水方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，確?；炷帘砻娴臐駶?rùn)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要以揚(yáng)水工程為例分析影響混凝土收縮縫的原因所在，在此基礎(chǔ)上按照收縮縫的影響因素，從原材料、混凝土配比、澆注方式、養(yǎng)護(hù)等多方面提出了收縮縫的控制方法。通過(guò)上述這些措施的有效應(yīng)用，能夠大大降低混凝土收縮縫的產(chǎn)生，對(duì)于進(jìn)一步提升水利工程質(zhì)量具有現(xiàn)實(shí)意義。