扬水工程混凝土收缩缝的影响及控制措施

2021-07-06安克旭

甘肃科技 2021年9期

安克旭

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃兰州 730000）

1 案例工程基本概况

吉木乃县扬水工程（三泵站—五泵站）施工Ⅲ标调蓄水池位于现城东北方约15km 处，采用玻璃钢夹砂管与五泵站连接，管道全长7.3km，管径1200mm，沿途建筑物68 座，混凝土浇筑约1750m3；调蓄水池池底高程860.5m，池顶高程876m，库容355 万m3，包含进出水建筑物和检修通道及管理房，土石方开挖约240m3，坝体填筑约80 万m3，弃料约160 万m3，土工膜铺设约40 万m2，混凝土浇筑约3.6 万m3。

本标段涉及混凝土施工分为：输水管道建筑物、调蓄水池进口及消力池、调蓄水池出水涵洞及出水塔、调蓄水池检修通道、调蓄水池护坡混凝土、坝顶路沿石和路面、背部混凝土方格网等七个部分。输水管道建筑物混凝土约1750m3，设计指标F200W6；调蓄水池混凝土约3.6 万m3，设计指标主要为F300，部分为F200W6。调蓄水池护坡混凝土浇筑为关键工作，总浇筑量2.89 万m3，计划工期140d，日均强度206m3/d，考虑其他部位施工及不良天气等因素影响，混凝土正常施工时强度按护坡强度的150%考虑为309m3/d，高分期按120%计算为370m3/d。浇筑强度高，管线建筑物分散，施工运输难度大。

2 扬水工程混凝土收缩缝的影响分析

水工工程中混凝土收缩缝往往受到水分蒸发、浆体收缩等方面的影响，会形成相应的收缩缝。

1）塑性收缩。在混凝土完成浇注之后的5h 左右其中的水泥就会产生比较激烈的反应，容易发生泌水以及水分蒸发的情况，从而造成混凝土的失水收缩问题。同时此种情况下骨料会由于自重而发生沉降，骨料和胶合料发生了不均匀收缩。一旦骨料在下沉时遭遇钢筋约束就容易顺着钢筋方向形成裂缝。

2）干缩。在混凝土凝结之后，其表层水分会逐渐蒸发掉，从而造成混凝土湿度逐渐下降、体积逐渐降低，从而产生干缩现象，一般情况下混凝土干缩主要出现在其浇注完成之后7d 左右时间。在水分蒸发过程中会在混凝土的表层和内部形成不均匀性收缩，从而造成混凝土表层受拉严重，一旦超出了混凝土所能承受的拉力就会产生裂缝。

3）温度收缩。温度因素所造成的混凝土裂缝主要是由于水泥水化热所造成的混凝土内外部温差较大。一般情况下温差的产生主要包括如下几种情况：一是在水工混凝土浇筑初始阶段会形成大量的水化热，容易产生内外温差而造成混凝土开裂；一是在模板拆除前后因为混凝土表面温度快速降低而造成的裂缝；另一方面是由于混凝土内部温度达到最高之后，随着热量的渐渐散失会形成内部的温差，形成温度梯度，从而产生温度裂缝。

3 扬水工程混凝土收缩缝控制措施

1）塑性收缩裂缝的防治措施。第一，为了避免收缩裂缝的产生，可以采取干缩值相对较小的硅酸盐水泥进行混凝土的制作，同时也要在混凝土中添加相应量的减水剂，以此来增强混凝土所具有的和易性以及坍落度，从而有效减少水泥、水等原材料的用量。同时也要尽量采用具有较好级配性的粗集料，要控制石料含泥量≤1%，这样也能够减少水泥的用量，可以有效改善混凝土和易性。

另外，为了提升混凝土浇筑一体性，在浇筑前要对基层、模板等进行必要的洒水润湿。

第二，完成混凝土浇筑后要加强其温湿度控制，可在其表面覆盖草垫或者塑料薄膜，并对其进行洒水润湿。同时，可在混凝土表层喷洒养护剂来加强其养护力度；（如图1 所示）

图1 混凝土浇筑

第三，为了提升混凝土振捣有效性，可以对其实施二次振捣，将混凝土重新实施液化处理，此种方式可以有效将原有较为粗大的骨料打碎，同时也可以去除多余的水膜，可以有效缓解混凝土塑性裂缝的发生概率。第四，由于该工程混凝土施工过程中容易受到强风影响，所以需要设置必要的挡风装置，加强混凝土的养护。

2）干缩裂缝防治措施。第一，混凝土内水泥含量很大程度上影响干缩裂缝的产生，所以要尽可能采取粉煤灰水泥等低水泥含量的混凝土。另外，混凝土的干缩在很大程度上受到水灰比的影响，水灰比的增加会造成干缩更加严重，因此需要根据工程现场具体情况有效控制水灰比，并且在其中加入适量减水剂。第二，加强混凝土配比方面的控制，特别是加强其用水量的控制，保证其处在配比设计范围内。第三，造成干缩裂缝的重要原因就是混凝土前期的养护缺失，因此要适度延长混凝土的养护时间，尤其是对于寒冷环境来说更是要加强混凝土的保温措施，并且在其表面涂抹养护剂实施养护。第四，针对此工程的结构来说，可以在合适位置设置收缩缝来降低干缩裂缝的产生。

3）温度裂缝的防治措施。第一，可以通过粉煤灰水泥、矿渣水泥等低热性水泥进行混凝土配制，为了保证所制混凝土的性能指标，要确保粉煤灰含量达到混凝土总量25%以上。同时也要降低混凝土中水泥含量（不超过450kg/m3）以及水灰比（不超过0.6）。为了能够有效降低混凝土中水泥含量，可以在其中加入高效的减水剂，以此来减小水泥的水化热作用。第二，需要加强混凝土生产过程中搅拌的控制，为了有效降低混凝土浇筑温度，可以采用风冷方式对混凝土进行必要的降温。第三，要对扬水工程的具体情况进行分析，结合相应标准设定最终的混凝土配合比。同时，为了验证所配置混凝土的性能，需要对其实施必要的工程试验来确定最终配合比的有效性。另外，混凝土的搅拌质量在很大程度上影响着混凝土的最终质量，在对其进行搅拌时要充分考量混凝土的存储时间、外部因素影响，减小其发生离析的可能。第四，扬水工程涉及大量混凝土浇筑工程，对其工艺控制相对校验，因此务必要确保施工结构的合理性，防止因为结构问题而引发的浇筑裂缝。在进行混凝土浇筑时，为了减小混凝土内外温差的影响，可以通过分层浇筑的方式来进行，并且要控制好不同层之间的过渡和衔接。一般都是从底层向上层逐次进行，每一层浇注完成后都要进行相应的养护。分层浇注的方式更多用于结构较为适中的结构当中，所以要根据工程结构的具体情况设定合理的浇筑施工方案，以此来保证混凝土浇筑的连续性以及有效性。在设定混凝土浇筑施工方案时需要对工程进行整体考量，在具体实施过程中需要逐层实施混凝土浇筑，要最大程度保证其结构覆盖区域的合理性和有效性。在实际浇注时为了达到填充密实度，往往从相对较短端作为起始点，逐渐向长边进行推进，对于相对特殊的位置来说也可以采取从中间向两侧/从两侧向中间的方式进行浇筑，但是此种浇注方式在具体操作时较为复杂，对于所用设备等方面要求相对较高。第五，增强混凝土的养护。对于浇注之后的混凝土进行养护是减少收缩缝的关键措施，养护中最主要的是进行保温、保湿的控制，一般情况下可在混凝土表面覆盖保温膜来缓解混凝土内部过快外散，以此来避免混凝土内外形成较大的温度梯度而产生裂缝。在混凝土养护过程中也要具有针对性，对于相对较硬、弹性较小的混凝土来说，在浇注完成之后要第一时间进行养护，利用洒水等方式确保混凝土表层的湿润性，避免裂缝的产生；对于相对较硬、弹性较大的混凝土来说，那么可以在混凝土浇筑过后12h 利用喷水方式进行养护，确保混凝土表面的湿润性。