水泵站底板大體積混凝土裂縫控制施工技術(shù)

徐 輝

(宣城市宣州區(qū)水利局，安徽 宣城 242000)

1 工程概況

仙人橋水泵站設(shè)計(jì)的排水總流量為49.7m3/s，并將水泵站分為高排站和低排站。其中高排站主要負(fù)責(zé)承擔(dān)排洪的任務(wù)，其設(shè)計(jì)的流量為40 m3/s，分別采用4臺(tái)10 m3/s型號(hào)為1600ZLB的單向立式軸流泵進(jìn)行排洪；而低排站主要負(fù)責(zé)的任務(wù)就是排澇，它設(shè)計(jì)的流量只有9.7 m3/s，它主要采用的就是3臺(tái)3.24 m3/s型號(hào)為1200ZLB-85的單向立式軸流泵排澇。水泵站主要是由主泵房、進(jìn)水閘、進(jìn)水池、出水池和進(jìn)水渠道所組成，其布置主要就是依據(jù)所處地形，將高低排緊貼著東門渡閘所進(jìn)行布置。具體平面圖如下圖1所示。

圖1 水泵站高、低排站平面圖

水泵站為開敞式的結(jié)構(gòu)，分別由地下泵房、主副廠房和安裝間所組成。其中主廠房?jī)?nèi)部共有7臺(tái)機(jī)器所組成(高排站4臺(tái)，低排站3臺(tái))，安裝間將設(shè)置在廠房的北側(cè)，排站的泵室底板高程為1.6m，順著水流方向的長(zhǎng)度是24m，垂直方向水流的寬度則是46.5m。高排站負(fù)責(zé)出水的河道會(huì)由6m逐漸地變成5.35m，低排站的出水箱涵高程則為4.6m，故水泵站整體工程的等級(jí)為Ⅲ級(jí)中型水泵站。在工程區(qū)域內(nèi)，地震振動(dòng)過(guò)程中其動(dòng)峰值的加速度可以達(dá)到0.05g，故可知地震發(fā)生時(shí)最高可承受振動(dòng)程度為6度，并且因?yàn)樗谜镜牡装逡约岸諌λ褂没炷梁穸鹊某叽缇^(guò)1m，則該區(qū)域就屬于大體積混凝土[1]。

2 大體積混凝土裂縫控制措施

2.1 混凝土原材料質(zhì)量控制

2.1.1 水泥質(zhì)量控制

由于施工區(qū)域是皖南山區(qū)與長(zhǎng)江中下游平原相結(jié)合的區(qū)域，地勢(shì)相對(duì)比較低洼，并且降雨相對(duì)比較集中，就會(huì)導(dǎo)致該地域現(xiàn)有的排澇水平比較低，就會(huì)容易出現(xiàn)裂縫的情況，這樣就必須保證混凝土的強(qiáng)度為C3O，并且抗?jié)B的等級(jí)需要≥W6，所以就需要更加適合該區(qū)域的水泥。水泥的品種應(yīng)該選擇品質(zhì)相對(duì)比較優(yōu)的水化熱水泥，并且可以選擇一些低或中等的，這樣是可以有效減少單位體積內(nèi)所釋放出的水化熱量，同時(shí)還需要限制中游離區(qū)域水泥氧化鈣的含量，以此來(lái)保證水泥體積的安定性[2]。所以就需要水泥中的熱量要比較低一點(diǎn)，其中最好的就是里面含有礦渣材質(zhì)的硅酸鹽水泥，但必須保證水泥的強(qiáng)度在42.5MPa以上，水和灰的比例應(yīng)該≤0.50%[2]。

2.1.2 骨料質(zhì)量控制

要想優(yōu)化在大體積水泥中的配合比，對(duì)骨料類型與質(zhì)量的選取就尤為重要。應(yīng)選用盡量中粒的骨材，并嚴(yán)格把控其中的含泥率，并由此來(lái)制定合適的坍落度和緩凝的時(shí)機(jī)。在進(jìn)行骨料的選擇時(shí)，碎石整體顆粒的直徑可以在5-40mm之間，具體如圖2所示。

圖2 骨料中碎石顆粒直徑示意圖

其天然中型砂石的粗細(xì)程度以及類別需要>2.5，并且還需要保證骨料中含有石子的數(shù)量在1%以下，吸水率控制在1.5%以下。需要注意的是不可以使用堿活性的骨料，而且選擇的砂礫應(yīng)為中、粗的砂礫。

2.1.3 摻和料質(zhì)量控制

當(dāng)進(jìn)行調(diào)制配合比例的時(shí)候，需要先選擇合適的摻合料或者摻加劑，并且需要保證加入摻和料的混凝土與原本混凝土在28天之內(nèi)的收縮率比例<100%。還需要在其中摻入膨脹纖維的抗裂劑，并且需要保證加入抗裂劑的混凝土滿足：水中14天的限裂膨脹率≥2.5×10-4，空氣中28天的限制干縮率≥3×10-4，抗壓強(qiáng)度比≥95%[3]。

2.2 混凝土澆筑過(guò)程中防裂施工技術(shù)

2.2.1 大體積混凝土裂縫澆筑

在對(duì)水泵站底板進(jìn)行大體積的混凝土澆筑時(shí)，首次施工時(shí)的縫隙應(yīng)該保留在頂面以上800mm的地方。在混凝土首次澆筑凝成之后，需要對(duì)其表面進(jìn)行第二次澆筑，這時(shí)就需要保證混凝土的表面上沒(méi)有多余的浮漿和雜物，隨后先進(jìn)行凈漿的鋪墊，再鋪上厚度在20-30mm的水泥砂漿或者是混凝土表面上進(jìn)行涂刷的處理劑。特別注意的是，必須要保證所進(jìn)行鋪設(shè)的材料要與原本的混凝土為同一水泥，而且還需要是同一標(biāo)號(hào)。在混凝土最終凝結(jié)而成之后，需要立刻使用鋼絲刷將表面的浮漿進(jìn)行清理，邊使用鋼絲刷就需要邊用水進(jìn)行沖洗，使其一直保持在干凈和濕潤(rùn)的環(huán)境下(冬季施工需要先對(duì)表面進(jìn)行防凍處理)。圖3則為混凝土澆筑過(guò)程示意圖。

圖3 混凝土澆筑過(guò)程示意圖

混凝土首次澆筑之前，會(huì)在其周圍保留一定的縫隙，這時(shí)就需要對(duì)縫隙進(jìn)行混凝土的澆筑，并對(duì)其進(jìn)行振搗讓其可以更加緊密地結(jié)合在一起。需要避免直接的靠近縫隙，并且不可以在已經(jīng)凝成的混凝土邊緣進(jìn)行下料以及使用機(jī)器進(jìn)行振搗。在縫隙內(nèi)可以設(shè)置鋼板的止水帶，其鋼板的寬度為300mm，厚度為5mm。特別需要主要的就是，混凝土的澆筑需要持續(xù)地進(jìn)行，并且不可以施工途中往倉(cāng)內(nèi)加水。混凝土應(yīng)該保證澆筑的時(shí)候其表面也是平整的，不可以使用振搗器將其進(jìn)行人為的平整[4]。在對(duì)無(wú)法使用振搗器澆筑的部位，就需要采用人工進(jìn)行振搗，需要做到無(wú)蜂窩的麻面。

2.2.2 大體積混凝土溫度控制

對(duì)水泵站基礎(chǔ)底板的大體積混凝土進(jìn)行澆筑的過(guò)程中，需要采取相對(duì)應(yīng)的溫度控制來(lái)防止混凝土裂縫的產(chǎn)生，并且需要保證水泵站底板混凝土內(nèi)部與表面的溫度差控制在22℃以內(nèi)。施工單位需要采取一定程度上的措施：施工時(shí)間應(yīng)該避免炎熱的季節(jié)，并且澆筑時(shí)應(yīng)該適當(dāng)?shù)販p少每一次澆筑時(shí)層面厚度，以此可以保證擁有正常的間歇時(shí)間；可以降低混凝土澆筑時(shí)的溫度，在對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)，需要及時(shí)地對(duì)其進(jìn)行保濕和降溫的處理，也要避免寒流的侵襲以及天氣的干燥，在混凝土澆筑之后的首個(gè)冬季，需要對(duì)其表面做好保溫的工作，防止因?yàn)閮?nèi)外溫差而產(chǎn)生裂縫；還可以把原本材料的表面溫度進(jìn)行降溫處理，以此來(lái)避免吸收外部的熱量，就需要將混凝土入模時(shí)的溫度控制在22℃以內(nèi)；還需要確保，混凝土的中心溫度、表面溫度和氣溫之間相互的差值都不超過(guò)20℃[5]。

2.3 混凝土后期養(yǎng)護(hù)

混凝土在混凝土施工完工以后，就必須馬上對(duì)其加以保養(yǎng)。必須在混凝土的表面鋪設(shè)二層以上的保護(hù)層并且對(duì)其加以灑水保養(yǎng)，也可以在側(cè)面鋼模板的外面掛著二層草盒并定期灑水濕潤(rùn)，圖4為具體施工過(guò)程的示意圖。

圖4 混凝土表面保護(hù)層示意圖

在進(jìn)行保護(hù)層鋪設(shè)時(shí)候必須注意的是，一定要先將其緊緊地固定在表面上，這樣就能夠產(chǎn)生不透風(fēng)的養(yǎng)護(hù)層，不然是無(wú)法取得想要的效果。在后期將混凝土的硬度養(yǎng)護(hù)至95%以上時(shí)，就可以將模具加以移除，但是拆模過(guò)后就必須馬上對(duì)其進(jìn)行土料的回填，防止在拆掉模以后，混凝土表層會(huì)長(zhǎng)時(shí)間地裸露于空氣中。應(yīng)該持續(xù)讓混凝土本身進(jìn)行保持濕潤(rùn)的狀態(tài)，其整體的養(yǎng)護(hù)就需要超過(guò)28天，并且應(yīng)該在混凝土澆筑完成之后的6-18h之內(nèi)進(jìn)行，而且還需要保證止水處不會(huì)出現(xiàn)滲水的情況[6]。

3 大體積混凝土裂縫控制效果

3.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備工作

測(cè)試以仙人橋水泵站底板為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，該水泵站底板的高程為1.6m，該水泵站的混凝土均在宣州區(qū)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)(北區(qū))的建豐商品混凝土有限公司進(jìn)行購(gòu)買。本工程所涉及的混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件如表1所示。

表1 混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境類型

該水泵站所使用的鋼筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)該保持在C25-C30，故強(qiáng)度可以選擇為C30。通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)構(gòu)建模擬水泵站模型來(lái)代替真實(shí)水泵站，這樣可以有效降低成本和不穩(wěn)定因素。對(duì)水泵站分別進(jìn)行兩種不同的裂縫控制技術(shù)，通過(guò)得到的實(shí)際效果來(lái)有效預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。

3.2 數(shù)據(jù)檢測(cè)及效果

實(shí)驗(yàn)測(cè)試為相同環(huán)境下的水泵站，并且還需要保證其使用的材料是完全一致的。將A水泵站使用傳統(tǒng)方法，B水泵站使用文章方法，分析一段時(shí)間之后裂縫出現(xiàn)的程度，具體測(cè)試結(jié)果如圖5所示。

由圖5可以看出，使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行裂縫控制的A水泵站，在澆筑完成的1個(gè)月后就出現(xiàn)了明顯的裂縫；并且在第6個(gè)月的時(shí)候，裂縫出現(xiàn)的程度已經(jīng)達(dá)到整個(gè)水泵站的60%以上。而使用了文章方法進(jìn)行裂縫控制的B水泵站，在澆筑完成的前3個(gè)月沒(méi)有出現(xiàn)任何明顯裂縫；在第6個(gè)月的時(shí)候，裂縫出現(xiàn)的程度只達(dá)到整個(gè)水泵站的15%。綜上所述，在對(duì)水泵站底板的大體積混凝土進(jìn)行裂縫控制時(shí)，文中所提到的方法比傳統(tǒng)方法有更好的實(shí)用性效果。這不僅僅縮短了混凝土裂縫出現(xiàn)的時(shí)間，而且還有效地減少了裂縫出現(xiàn)的程度，從而使水泵站整體的穩(wěn)定性得到了提升。

圖5 不同控制技術(shù)裂縫出現(xiàn)程度示意圖

4 結(jié) 語(yǔ)

此次研究有針對(duì)性地解決了傳統(tǒng)方法在澆筑完成短時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了裂縫的情況，還減少了裂縫的嚴(yán)重程度，為后續(xù)其他區(qū)域水泵站的施工提供了解決思路。在水泵站防裂縫的控制技術(shù)中，還可以通過(guò)改變地基構(gòu)建方式等，進(jìn)一步預(yù)防區(qū)域裂縫的產(chǎn)生，提高水泵站的安全性。