水利工程混凝土裂缝的预防

2012-09-11钟从高

治淮 2012年7期

钟从高周帆

水利工程混凝土裂缝的预防

钟从高周帆

混凝土广泛应用于水利工程中框架和筏式基础、水泵房、沉箱、沉井等施工方面，尤其是大体积混凝土在水利工程中的应用越来越广泛。一般来说，在水利工程中混凝土应用强度的要求并不太高，但对其整体性、抗渗漏、耐久性等则有独到的要求。因此，随着大体积混凝土工程的日趋增多，其技术方面的措施要求也显得日益重要。本文将对施工中混凝土温度裂缝的成因和预防措施进行研究分析。

一、工程概况

某进洪闸位于行洪区上口门附近，采用开敞式水闸型式，设计流量为4000m3/s。进洪闸共31孔，单孔净宽为10m,总净宽280m。水闸底槛高程为17.5m，闸顶高程26.0m，闸室顺水流方向长19m，中墩厚1.4m，边墩厚1.2m，高约8.5m，闸室总宽度为350m。本工程闸墩钢筋混凝土用量为6600m3，混凝土强度等级C20。具体施工措施：采用混凝土拌和楼拌和，混凝土搅拌车和混凝土输送泵运输，人工平仓振捣。闸室大底板施工结束后紧接着进行闸墩施工，为避免闸墩底板受力不均，决定每块大底板上三个闸墩同时施工，且在施工中控制相邻闸墩混凝土面高差小于lm。

二、混凝土浇筑工程

1.施工准备

浇混凝土前，充分准备好砂、石、粉煤灰、外加剂、水泥、水等原料，黄砂备料1000m3，中、小石子备料2500m3，粉煤灰用两个100t储料罐储料，水泥用5个100t储料罐储料。另备100t散装水泥。现场附近有深井，可直接抽取供水。拌和场及浇筑现场均设一个500kW的配电房作为动力电源。另外，为防止突然断电影响正常施工，每处各配一台120kW柴油发电机，以满足施工需要。一座拌和楼拌料，其理论产量40m3/h，单机功率约100kW，另备一座备用。用3台混凝土搅拌车运输混凝土，浇筑现场备两台HBT混凝土输送泵，10台插入式振捣器，2台平板振动器，1台真空吸水泵，养护薄膜1200m3。

2.浇筑方法

（1）混凝土浇筑采用分层连续浇筑法，每层50cm，三个闸墩同时施工，每批混凝土方量为39m3，混凝土拌和楼理论产量为40m3/h，则每批混凝土浇筑时间1.22h，小于混凝土的允许间歇时间，施工中不会产生冷缝。为改善闸墩的约束条件，决定1.4m高度以下采用常态混凝土浇筑施工，1.4m以上部位采用泵送混凝土施工。

表1 施工配合比

（2）泵送混凝土施工方法。混凝土由搅拌车运送至浇筑现场，由混凝土泵送至浇筑仓面，通过串桶下至仓底。混凝土泵管架搭设在仓面脚手架上，距仓面顶高度不小于50cm，泵管架与排架系统相互独立，防止泵管架的振动引起模板变形、位移。为控制混凝土的温升，泵管绑上麻袋并淋水湿润。混凝土入仓后，平仓人员应及时进行平仓，不得用振动棒赶料代替平仓。

（3）混凝土振捣。浇筑时，每个仓面上使用2台插入式振动器，振捣时遵循“快插慢拔，插点均匀”的原则施工。振动棒插点间距约在20～30cm左右，不漏振。振动棒插入混凝土中振捣时间约15～30s，然后慢慢拔出。混凝土振捣好的基本特征为：表面下沉停止，气泡不再冒出，表面平坦并有少许水泥浆。振捣时避免碰撞模板、钢筋及预埋件。混凝土在浇筑过程中，若混凝土和易性较差，需加强振捣；仓内的泌水及时用真空吸水泵排出并对混凝土进行复振。混凝土在浇筑过程中要保持连续性，在底层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇筑完毕，防止扰动已初凝的混凝土而出现质量缺陷。另外，浇筑上层混凝土时，振动棒插入下层混凝土5cm，确保上、下层混凝土结合紧密。闸墩混凝土浇筑满仓后，用水准仪控制表面高程，确保成型混凝土面高程与设计相符。混凝土终凝前，人工压实、抹平、收光。

（4）混凝土测温。为及时掌握并有效控制混凝土的内外温差，使其控制在25℃以内，防止混凝土裂缝的产生，对混凝土的温度进行监测。本工程采用MC-2型便携式电子测温仪来测温。在混凝土浇筑时，即将预埋式测温管埋入混凝土中，测温时将测温探头伸入测温管并与主机插接测得混凝土温度。

三、工程实践应用

1.混凝土配合比设计

首先，注意原材料的选择。

（1）水泥：选用水化热较低的42.5普通硅酸盐水泥，以利于大体积混凝土的施工温度控制。

（2）骨料：选用5～31.5 mm碎石，针、片状含量小于10%，压碎指标不大于12%，且级配良好。砂为中砂，细度模数大于2.8。砂、石含泥量均在1%以内。

（3）粉煤灰：掺加磨细的Ⅱ级粉煤灰取代水泥用量，以降低水化热，减少干缩和提高混凝土表面抗裂性能。

（4）外加剂：为解决大体积混凝土裂缝问题，设计要求采用补偿收缩混凝土。采用AEA膨胀剂与TW-10高性能泵送剂使混凝土得到补偿收缩，产生膨胀效应，降低混凝土的收缩当量温差，减小混凝土收缩应力。

2.施工配合比

相关试验表明：当粉煤灰掺量由20%增大到30%时，混凝土的强度与绝热温升之比增大近10%，说明粉煤灰不仅具有降低水化热的作用，也有一定的增强作用。因此，粉煤灰掺量在规范允许范围内取最大值30%，对大体积混凝土温控非常有利。混凝土强度试验结果表明，胶凝材料用量在430～450kg/m3之间较为合适，混凝土强度及绝热温升均满足要求。底板混凝土强度等级C45，抗渗标号P10。因此在配合比设计时既要满足强度要求，也应满足抗渗要求，还需考虑温升控制，降低水化热防止温度裂缝的产生。施工配合比如表1所示。

3.混凝土施工要点

（1）采用斜面分层法施工。本工程基础承台采用3台泵车从东向西浇筑。根据混凝土泵送时自然流淌形成坡度的特点采用“斜面分层，薄层覆盖，循序推进，一次到顶”的方法。斜面每层浇筑厚度约500 mm左右，利用层面散热减少每次浇筑长度的蓄热量，防止水化热的积聚，减小温度应力。为确保振捣密实，在坡顶、坡脚、坡中设3道插入式振动棒。

（2）采用二次振捣法。混凝土终凝前采用二次振捣法，以排除混凝土因泌水在粗骨料及水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，并防止因混凝土沉落而出现裂缝。减少内部微裂，增加混凝土密实度，提高混凝土抗裂性能。

（3）混凝土表面及泌水处理。泵送混凝土表面水泥砂浆较厚。混凝土浇至标高后，先用平板振动器捣实，再用3m长刮尺刮平、搓压、整平。初凝前用铁滚筒来回碾压数遍，用木抹子打磨，提高表面密实度，减少塑性收缩变形。初凝后、终凝前再次用木抹子搓平，以闭合收缩裂缝。

（4）加强混凝土养护。为减小混凝土的内外温差，控制混凝土表面裂缝，在混凝土终凝前，二次抹面后立即进行养护。在混凝土表面采用两层不透水、气的塑料薄膜加两层麻袋被进行保湿和控温养护。