水泵站底板大体积混凝土裂缝控制施工技术

徐 辉

(宣城市宣州区水利局，安徽 宣城 242000)

1 工程概况

仙人桥水泵站设计的排水总流量为49.7m3/s，并将水泵站分为高排站和低排站。其中高排站主要负责承担排洪的任务，其设计的流量为40 m3/s，分别采用4台10 m3/s型号为1600ZLB的单向立式轴流泵进行排洪；而低排站主要负责的任务就是排涝，它设计的流量只有9.7 m3/s，它主要采用的就是3台3.24 m3/s型号为1200ZLB-85的单向立式轴流泵排涝。水泵站主要是由主泵房、进水闸、进水池、出水池和进水渠道所组成，其布置主要就是依据所处地形，将高低排紧贴着东门渡闸所进行布置。具体平面图如下图1所示。

图1 水泵站高、低排站平面图

水泵站为开敞式的结构，分别由地下泵房、主副厂房和安装间所组成。其中主厂房内部共有7台机器所组成(高排站4台，低排站3台)，安装间将设置在厂房的北侧，排站的泵室底板高程为1.6m，顺着水流方向的长度是24m，垂直方向水流的宽度则是46.5m。高排站负责出水的河道会由6m逐渐地变成5.35m，低排站的出水箱涵高程则为4.6m，故水泵站整体工程的等级为Ⅲ级中型水泵站。在工程区域内，地震振动过程中其动峰值的加速度可以达到0.05g，故可知地震发生时最高可承受振动程度为6度，并且因为水泵站的底板以及墩墙所使用混凝土厚度的尺寸均超过1m，则该区域就属于大体积混凝土[1]。

2 大体积混凝土裂缝控制措施

2.1 混凝土原材料质量控制

2.1.1 水泥质量控制

由于施工区域是皖南山区与长江中下游平原相结合的区域，地势相对比较低洼，并且降雨相对比较集中，就会导致该地域现有的排涝水平比较低，就会容易出现裂缝的情况，这样就必须保证混凝土的强度为C3O，并且抗渗的等级需要≥W6，所以就需要更加适合该区域的水泥。水泥的品种应该选择品质相对比较优的水化热水泥，并且可以选择一些低或中等的，这样是可以有效减少单位体积内所释放出的水化热量，同时还需要限制中游离区域水泥氧化钙的含量，以此来保证水泥体积的安定性[2]。所以就需要水泥中的热量要比较低一点，其中最好的就是里面含有矿渣材质的硅酸盐水泥，但必须保证水泥的强度在42.5MPa以上，水和灰的比例应该≤0.50%[2]。

2.1.2 骨料质量控制

要想优化在大体积水泥中的配合比，对骨料类型与质量的选取就尤为重要。应选用尽量中粒的骨材，并严格把控其中的含泥率，并由此来制定合适的坍落度和缓凝的时机。在进行骨料的选择时，碎石整体颗粒的直径可以在5-40mm之间，具体如图2所示。

图2 骨料中碎石颗粒直径示意图

其天然中型砂石的粗细程度以及类别需要>2.5，并且还需要保证骨料中含有石子的数量在1%以下，吸水率控制在1.5%以下。需要注意的是不可以使用碱活性的骨料，而且选择的砂砾应为中、粗的砂砾。

2.1.3 掺和料质量控制

当进行调制配合比例的时候，需要先选择合适的掺合料或者掺加剂，并且需要保证加入掺和料的混凝土与原本混凝土在28天之内的收缩率比例<100%。还需要在其中掺入膨胀纤维的抗裂剂，并且需要保证加入抗裂剂的混凝土满足：水中14天的限裂膨胀率≥2.5×10-4，空气中28天的限制干缩率≥3×10-4，抗压强度比≥95%[3]。

2.2 混凝土浇筑过程中防裂施工技术

2.2.1 大体积混凝土裂缝浇筑

在对水泵站底板进行大体积的混凝土浇筑时，首次施工时的缝隙应该保留在顶面以上800mm的地方。在混凝土首次浇筑凝成之后，需要对其表面进行第二次浇筑，这时就需要保证混凝土的表面上没有多余的浮浆和杂物，随后先进行净浆的铺垫，再铺上厚度在20-30mm的水泥砂浆或者是混凝土表面上进行涂刷的处理剂。特别注意的是，必须要保证所进行铺设的材料要与原本的混凝土为同一水泥，而且还需要是同一标号。在混凝土最终凝结而成之后，需要立刻使用钢丝刷将表面的浮浆进行清理，边使用钢丝刷就需要边用水进行冲洗，使其一直保持在干净和湿润的环境下(冬季施工需要先对表面进行防冻处理)。图3则为混凝土浇筑过程示意图。

图3 混凝土浇筑过程示意图

混凝土首次浇筑之前，会在其周围保留一定的缝隙，这时就需要对缝隙进行混凝土的浇筑，并对其进行振捣让其可以更加紧密地结合在一起。需要避免直接的靠近缝隙，并且不可以在已经凝成的混凝土边缘进行下料以及使用机器进行振捣。在缝隙内可以设置钢板的止水带，其钢板的宽度为300mm，厚度为5mm。特别需要主要的就是，混凝土的浇筑需要持续地进行，并且不可以施工途中往仓内加水。混凝土应该保证浇筑的时候其表面也是平整的，不可以使用振捣器将其进行人为的平整[4]。在对无法使用振捣器浇筑的部位，就需要采用人工进行振捣，需要做到无蜂窝的麻面。

2.2.2 大体积混凝土温度控制

对水泵站基础底板的大体积混凝土进行浇筑的过程中，需要采取相对应的温度控制来防止混凝土裂缝的产生，并且需要保证水泵站底板混凝土内部与表面的温度差控制在22℃以内。施工单位需要采取一定程度上的措施：施工时间应该避免炎热的季节，并且浇筑时应该适当地减少每一次浇筑时层面厚度，以此可以保证拥有正常的间歇时间；可以降低混凝土浇筑时的温度，在对混凝土进行养护时，需要及时地对其进行保湿和降温的处理，也要避免寒流的侵袭以及天气的干燥，在混凝土浇筑之后的首个冬季，需要对其表面做好保温的工作，防止因为内外温差而产生裂缝；还可以把原本材料的表面温度进行降温处理，以此来避免吸收外部的热量，就需要将混凝土入模时的温度控制在22℃以内；还需要确保，混凝土的中心温度、表面温度和气温之间相互的差值都不超过20℃[5]。

2.3 混凝土后期养护

混凝土在混凝土施工完工以后，就必须马上对其加以保养。必须在混凝土的表面铺设二层以上的保护层并且对其加以洒水保养，也可以在侧面钢模板的外面挂着二层草盒并定期洒水湿润，图4为具体施工过程的示意图。

图4 混凝土表面保护层示意图

在进行保护层铺设时候必须注意的是，一定要先将其紧紧地固定在表面上，这样就能够产生不透风的养护层，不然是无法取得想要的效果。在后期将混凝土的硬度养护至95%以上时，就可以将模具加以移除，但是拆模过后就必须马上对其进行土料的回填，防止在拆掉模以后，混凝土表层会长时间地裸露于空气中。应该持续让混凝土本身进行保持湿润的状态，其整体的养护就需要超过28天，并且应该在混凝土浇筑完成之后的6-18h之内进行，而且还需要保证止水处不会出现渗水的情况[6]。

3 大体积混凝土裂缝控制效果

3.1 试验准备工作

测试以仙人桥水泵站底板为实验对象，该水泵站底板的高程为1.6m，该水泵站的混凝土均在宣州区经济开发区(北区)的建丰商品混凝土有限公司进行购买。本工程所涉及的混凝土结构所处的环境条件如表1所示。

表1 混凝土结构所处的环境类型

该水泵站所使用的钢筋混凝土强度等级应该保持在C25-C30，故强度可以选择为C30。通过实验平台来构建模拟水泵站模型来代替真实水泵站，这样可以有效降低成本和不稳定因素。对水泵站分别进行两种不同的裂缝控制技术，通过得到的实际效果来有效预防裂缝的产生。

3.2 数据检测及效果

实验测试为相同环境下的水泵站，并且还需要保证其使用的材料是完全一致的。将A水泵站使用传统方法，B水泵站使用文章方法，分析一段时间之后裂缝出现的程度，具体测试结果如图5所示。

由图5可以看出，使用传统方法进行裂缝控制的A水泵站，在浇筑完成的1个月后就出现了明显的裂缝；并且在第6个月的时候，裂缝出现的程度已经达到整个水泵站的60%以上。而使用了文章方法进行裂缝控制的B水泵站，在浇筑完成的前3个月没有出现任何明显裂缝；在第6个月的时候，裂缝出现的程度只达到整个水泵站的15%。综上所述，在对水泵站底板的大体积混凝土进行裂缝控制时，文中所提到的方法比传统方法有更好的实用性效果。这不仅仅缩短了混凝土裂缝出现的时间，而且还有效地减少了裂缝出现的程度，从而使水泵站整体的稳定性得到了提升。

图5 不同控制技术裂缝出现程度示意图

4 结 语

此次研究有针对性地解决了传统方法在浇筑完成短时间内就出现了裂缝的情况，还减少了裂缝的严重程度，为后续其他区域水泵站的施工提供了解决思路。在水泵站防裂缝的控制技术中，还可以通过改变地基构建方式等，进一步预防区域裂缝的产生，提高水泵站的安全性。