核工程大体积防水混凝土质量控制探析

谢 建 龙

(核工业第七研究设计院建设监理公司，山西 太原 030012)



·质量控制·

核工程大体积防水混凝土质量控制探析

谢 建 龙

(核工业第七研究设计院建设监理公司，山西 太原 030012)

介绍了某核工程水池概况，针对混凝土裂缝、混凝土几何尺寸偏差、施工冷缝、预埋件偏差等大体积防水混凝土质量通病，提出了其相对应的消除方法，为今后同类工程提供参考。

大体积防水混凝土，混凝土裂缝，核工程，水泥

本文通过对某核工程地下坑池混凝土质量控制，探析核工程地下大体积防水混凝土质量控制方法。

1 某核工程水池概况

工程设计的基础尺寸为78 m×29.7 m。水池西段地下3层，地上2层，基础深埋17.9 m，局部基础深埋最大处20.8 m。基础形式为筏板基础，厚度2 m，设计要求不允许设垂直施工缝，抗渗等级S8,混凝土强度C35。池壁厚度为1 380 mm～1 700 mm。

2 某核工程水池大体积防水混凝土质量通病分析及消除方法

核工程防水混凝土会出现一些质量通病，如混凝土裂缝、施工冷缝、混凝土几何尺寸偏差、预埋件偏差、墙体根部出现蜂窝、麻面等问题。混凝土裂缝和误差一样，是不可避免的，只能通过技术、施工组织方案将其控制在规范允许的范围内，降低其对大体积防水混凝土的危害。

抗渗作用丧失的主要原因是核工程防水混凝土裂缝，控制混凝土施工裂缝就是关键之中的关键，因此本文重点就防水核工程混凝土的裂缝成因分析后，对主要成因进行预防控制。

2.1 核工程混凝土裂缝的分类

裂缝深度h与结构厚度H的关系如下：h≤0.1H表面裂缝，是混凝土在收缩时，产生的应力集中，反应到了混凝土的表层，不会对混凝土产生危害；0.1H

2.2 理论力学上混凝土裂缝如何产生

施工过程中产生的混凝土裂缝，主要是混凝土内部应力、应变平衡的破坏造成的。混凝土由于各种原因产生应力大于结构的外约束和内约束应变。裂缝就会在混凝土的内部、外部产生。

GB 50108—2001地下工程防水技术规范要求防水混凝土结构裂缝宽度不得大于0.2 mm，并不得贯通。

2.3 混凝土应力产生的原因分析以及相应的控制措施

2.3.1 水化热

混凝土内部热量的主要来源是水泥在混凝土的搅拌过程中与水结合后要产生一定的热量，我们称之为水泥水化热。核工程地下坑池混凝土截面大、厚度高，散热相对较慢，由内向外传递途径单一，水化热聚集在结构内部不易散失，从而导致内外温差过大。我们可以通过科学配比手段控制水泥水化热，例如混凝土单位体积内的水泥用量的改变和水泥品种的调整。

控制措施：核工程防水混凝土主要通过内外温差的控制，不要出现温差过大就能够有效的控制水化热的产生，对防水混凝土原材料水泥应该选用低水化热和凝结时间较长的水泥，以降低水泥水化过程中产生的水化热。防水混凝土最好选用矿渣硅酸盐水泥或粉煤灰水泥。

2.3.2 混凝土外部温度影响

外部温度的变化对混凝土裂缝有很大的影响。混凝土施工过程中，水化热的绝热升温、结构散热降温和混凝土的内部温度相互作用之和构成了混凝土的内部温度。混凝土的浇筑温度会随着外界气温的升降而变化；外部温度上升，材料温度上升，拌合后的混凝土内部初始温度就越高。如外部温度下降，会增加混凝土的降温幅度，温差过大，内部混凝土与表层混凝土的收缩应变加剧，产生裂缝，危害极大。混凝土的温度差产生的温度应力大于混凝土的抗拉强度设计值，就会开裂。

控制措施：混凝土是热的不良导体，这就决定了混凝土散热的时间周期较长，我们应通过切实可行的技术措施控制，降低混凝土中水泥凝结时产生的水化热，有效的消除混凝土施工过程中的温度应力，温度控制措施必须切实有效。为防某核工程水池混凝土产生裂缝，采取的主要措施是降低拌合物温度，加强测温、养护工作，同时加强温度监测与管理，随时控制混凝土内的温度变化，通过增减覆盖物厚度使内外温差控制在25 ℃以内，使混凝土的内外温差在20 ℃之内，减小温度应力产生的裂缝。

施工过程控制指标如下：

1)混凝土内外温差不大于20 ℃。

2)保证混凝土出罐和入模温度。

3)降温速度不大于2 ℃/d～3 ℃/d。

2.3.3 混凝土收缩应力因素及措施

混凝土的拌合水中，只有约20%的水分是水泥水化所必需的，其余的80%都要被蒸发或散失。大量的水分损失带来混凝土的收缩，收缩产生的应力一旦大于混凝土抗拉强度，产生应变就会带来混凝土裂缝。所以控制混凝土拌合中的水以及在水化过程中水的损失速度，尤其重要。

控制措施：

1)严格控制混凝土水灰比。

对配合比设计的要求主要是：既要保证设计强度，又要大幅度降低水灰比；既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量。试配时注意以下几点：

a.科学配比，在确保强度的前提下尽可能减少水泥用量；

b.严格控制水量，降低水灰比，防水混凝土的水灰比控制在0.55以下；

c.掺合一定量的缓凝剂和膨胀剂，提高混凝土防水效果。

2)严格控制原材料质量。

从以上混凝土裂缝产生的原因分析，在混凝土施工中，除要减少施工荷载等非结构荷载因素，同时要着重考虑混凝土自身质量，抓住混凝土材料组分这一要素，这就要严格控制混凝土配合比材料用量。所以原材料的质量是决定工程整体质量优劣的必然因素。

a.温度、收缩变形因素，水泥尽量选用水化热低或水化热释放缓慢的水泥，如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰水泥等。

b.粗细骨料。

砂、石料属于地方材料，质量因地域差异变化比较大，江河边的地方砂石料易采购，且质量较好。

石子的质量要求主要是级配、强度和含泥量控制。

防水混凝土在砂子的选用上宜采用中砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少。

3)使用掺合料和外加剂。

为减少混凝土的收缩变形及温度变形，在某核工程水池地下坑池混凝土施工中掺加了膨胀剂和缓凝剂，作为补偿混凝土自收缩和温度应力引起的裂缝问题。

掺加粉煤灰也可以减少水泥用量，降低水化热，增加混凝土的和易性，提高混凝土的抗渗强度，减少混凝土裂缝。

2.3.4 混凝土施工方法不当产生裂缝的防治

前面已对温度、收缩应力等造成混凝土裂缝因素进行了分析，但最终要通过编制可行的施工方案来保证，况且施工方案选择不当会加剧温度应力、收缩应力的作用。因此混凝土裂缝防治要对混凝土施工方法进行分析、比较，选择最佳方法并严格实施。

1)混凝土浇筑。

浇筑时均匀分布混凝土，按既定方案分层布料，正确振捣，快插慢拔，确保振捣棒插入下层混凝土50 mm，每次振捣时间10 s～30 s，保证振捣密实。

在混凝土搅拌过程中，尽量精确的控制拌合物的比例，严格控制混凝土出机坍落度。同时，要尽量降低混凝土拌合物出口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是通过浇凉水、覆盖等方式对粗细骨料进行冷却，二是给水中加冰降低水温拌合，通过对粗细骨料及水的降温等措施。

2)避免出现施工冷缝。

防水混凝土浇筑时，要确保连续进行，避免产生施工冷缝。这也是防水混凝土浇筑要求比普通混凝土更高的体现。不留施工冷缝的要点是每一浇筑面停置时间必须控制在混凝土初凝时间内，一般控制在试配确定的混凝土配合比初凝时间内，某核工程水池地下坑池混凝土掺加缓凝剂后初凝时间延长至5 h以内。如此，配合合理的浇筑顺序，保证了工程施工质量。

3)加强混凝土的养护工作，防止防水混凝土表面裂缝。

混凝土浇筑初凝后，及时采取养护措施，以通过降低混凝土内外温度差和减缓混凝土的升温、降温速度，防止骤然升降，减小应力，控制应变。混凝土养护采用一层塑料布上加两层草袋，防止防水混凝土表面裂缝，同时在现场另准备一层草袋，根据测温记录确定是否需加盖草袋，当发现温差超出规定值时，及时加盖养护，根据实测情况，必要时用特殊温度控制方式，采取蓄水等方式进行保温养护。

3 实施效果

目前某核工程水池工程已施工完成，通过观察混凝土表观未发现裂缝、不密实等缺陷。混凝土质量符合GB 50204—2002混凝土结构工程施工质量验收规范、GB 50164—92混凝土质量控制标准要求。本工程两个水池浇筑完成后进行了试水，水池没有出现漏水点，试水高度10 m，有渗水点，有些渗水点试水12 h后自闭，一次试水成功。

[1] GB 50108—2001，地下工程防水技术规范[S].

[2] GB J82—85，普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法[S].

[3] GB 50164—92，混凝土质量控制标准[S].

[4] GB 50204—2002,混凝土结构工程施工及验收规范[S].

[5] YB J224—1991,块体基础大体积混凝土施工技术规程[S].

[6] JGJ 55—2000,普通混凝土配合比设计规程[S].

[7] 《建筑施工手册》编委会.建筑施工手册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，2003.

[8] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社,1997.

[9] 王铁梦.王铁梦教授谈控制混凝土工程收缩裂缝18个因素[J].混凝土,2003(11):27-28.

[10] 孙修艾,程曙明.大面积框架结构梁板混凝土一次整体浇筑施工技术[J].建筑技术，2003(1):50-51.

[11] 江正荣.建筑施工工程师手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

Analysis on mass waterproofing concrete quality control of nuclear project

Xie Jianlong

(ChinaNuclearIndustry7thInstituteDesignConstructionSupervisionCompany,Taiyuan030012,China)

The thesis introduces the nuclear project pond conditions, in light of mass waterproofing concrete quality diseases, such as concrete cracks, concrete size errors, cold concrete cracks and embedded component error, and puts forward corresponding elimination methods, which has provided some guidance for similar engineering in future.

mass waterproofing concrete, concrete cracks, nuclear project, cement

1009-6825(2017)18-0198-03

2017-04-10

谢建龙(1977- )，男，高级工程师

O213.1

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