水利工程混凝土裂縫的預防

鐘從高 周 帆

水利工程混凝土裂縫的預防

鐘從高 周 帆

混凝土廣泛應用于水利工程中框架和筏式基礎、水泵房、沉箱、沉井等施工方面，尤其是大體積混凝土在水利工程中的應用越來越廣泛。一般來說，在水利工程中混凝土應用強度的要求并不太高，但對其整體性、抗滲漏、耐久性等則有獨到的要求。因此，隨著大體積混凝土工程的日趨增多，其技術方面的措施要求也顯得日益重要。本文將對施工中混凝土溫度裂縫的成因和預防措施進行研究分析。

一、工程概況

某進洪閘位于行洪區上口門附近，采用開敞式水閘型式，設計流量為4000m3/s。進洪閘共31孔，單孔凈寬為10m,總凈寬280m。水閘底檻高程為17.5m，閘頂高程26.0m，閘室順水流方向長19m，中墩厚1.4m，邊墩厚1.2m，高約8.5m，閘室總寬度為350m。本工程閘墩鋼筋混凝土用量為6600m3，混凝土強度等級C20。具體施工措施：采用混凝土拌和樓拌和，混凝土攪拌車和混凝土輸送泵運輸，人工平倉振搗。閘室大底板施工結束后緊接著進行閘墩施工，為避免閘墩底板受力不均，決定每塊大底板上三個閘墩同時施工，且在施工中控制相鄰閘墩混凝土面高差小于lm。

二、混凝土澆筑工程

1.施工準備

澆混凝土前，充分準備好砂、石、粉煤灰、外加劑、水泥、水等原料，黃砂備料1000m3，中、小石子備料2500m3，粉煤灰用兩個100t儲料罐儲料，水泥用5個100t儲料罐儲料。另備100t散裝水泥。現場附近有深井，可直接抽取供水。拌和場及澆筑現場均設一個500kW的配電房作為動力電源。另外，為防止突然斷電影響正常施工，每處各配一臺120kW柴油發電機，以滿足施工需要。一座拌和樓拌料，其理論產量40m3/h，單機功率約100kW，另備一座備用。用3臺混凝土攪拌車運輸混凝土，澆筑現場備兩臺HBT混凝土輸送泵，10臺插入式振搗器，2臺平板振動器，1臺真空吸水泵，養護薄膜1200m3。

2.澆筑方法

（1）混凝土澆筑采用分層連續澆筑法，每層50cm，三個閘墩同時施工，每批混凝土方量為39m3，混凝土拌和樓理論產量為40m3/h，則每批混凝土澆筑時間1.22h，小于混凝土的允許間歇時間，施工中不會產生冷縫。為改善閘墩的約束條件，決定1.4m高度以下采用常態混凝土澆筑施工，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。混凝土由攪拌車運送至澆筑現場，由混凝土泵送至澆筑倉面，通過串桶下至倉底。混凝土泵管架搭設在倉面腳手架上，距倉面頂高度不小于50cm，泵管架與排架系統相互獨立，防止泵管架的振動引起模板變形、位移。為控制混凝土的溫升，泵管綁上麻袋并淋水濕潤。混凝土入倉后，平倉人員應及時進行平倉，不得用振動棒趕料代替平倉。

（3）混凝土振搗。澆筑時，每個倉面上使用2臺插入式振動器，振搗時遵循“快插慢拔，插點均勻”的原則施工。振動棒插點間距約在20～30cm左右，不漏振。振動棒插入混凝土中振搗時間約15～30s，然后慢慢拔出。混凝土振搗好的基本特征為：表面下沉停止，氣泡不再冒出，表面平坦并有少許水泥漿。振搗時避免碰撞模板、鋼筋及預埋件。混凝土在澆筑過程中，若混凝土和易性較差，需加強振搗；倉內的泌水及時用真空吸水泵排出并對混凝土進行復振。混凝土在澆筑過程中要保持連續性，在底層混凝土初凝之前將上一層混凝土澆筑完畢，防止擾動已初凝的混凝土而出現質量缺陷。另外，澆筑上層混凝土時，振動棒插入下層混凝土5cm，確保上、下層混凝土結合緊密。閘墩混凝土澆筑滿倉后，用水準儀控制表面高程，確保成型混凝土面高程與設計相符。混凝土終凝前，人工壓實、抹平、收光。

（4）混凝土測溫。為及時掌握并有效控制混凝土的內外溫差，使其控制在25℃以內，防止混凝土裂縫的產生，對混凝土的溫度進行監測。本工程采用MC-2型便攜式電子測溫儀來測溫。在混凝土澆筑時，即將預埋式測溫管埋入混凝土中，測溫時將測溫探頭伸入測溫管并與主機插接測得混凝土溫度。

三、工程實踐應用

1.混凝土配合比設計

首先，注意原材料的選擇。

（1）水泥：選用水化熱較低的42.5普通硅酸鹽水泥，以利于大體積混凝土的施工溫度控制。

（2）骨料：選用5～31.5 mm碎石，針、片狀含量小于10%，壓碎指標不大于12%，且級配良好。砂為中砂，細度模數大于2.8。砂、石含泥量均在1%以內。

（3）粉煤灰：摻加磨細的Ⅱ級粉煤灰取代水泥用量，以降低水化熱，減少干縮和提高混凝土表面抗裂性能。

（4）外加劑：為解決大體積混凝土裂縫問題，設計要求采用補償收縮混凝土。采用AEA膨脹劑與TW-10高性能泵送劑使混凝土得到補償收縮，產生膨脹效應，降低混凝土的收縮當量溫差，減小混凝土收縮應力。

2.施工配合比

相關試驗表明：當粉煤灰摻量由20%增大到30%時，混凝土的強度與絕熱溫升之比增大近10%，說明粉煤灰不僅具有降低水化熱的作用，也有一定的增強作用。因此，粉煤灰摻量在規范允許范圍內取最大值30%，對大體積混凝土溫控非常有利。混凝土強度試驗結果表明，膠凝材料用量在430～450kg/m3之間較為合適，混凝土強度及絕熱溫升均滿足要求。底板混凝土強度等級C45，抗滲標號P10。因此在配合比設計時既要滿足強度要求，也應滿足抗滲要求，還需考慮溫升控制，降低水化熱防止溫度裂縫的產生。施工配合比如表1所示。

3.混凝土施工要點

（1）采用斜面分層法施工。本工程基礎承臺采用3臺泵車從東向西澆筑。根據混凝土泵送時自然流淌形成坡度的特點采用“斜面分層，薄層覆蓋，循序推進，一次到頂”的方法。斜面每層澆筑厚度約500 mm左右，利用層面散熱減少每次澆筑長度的蓄熱量，防止水化熱的積聚，減小溫度應力。為確保振搗密實，在坡頂、坡腳、坡中設3道插入式振動棒。

（2）采用二次振搗法。混凝土終凝前采用二次振搗法，以排除混凝土因泌水在粗骨料及水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，并防止因混凝土沉落而出現裂縫。減少內部微裂，增加混凝土密實度，提高混凝土抗裂性能。

（3）混凝土表面及泌水處理。泵送混凝土表面水泥砂漿較厚。混凝土澆至標高后，先用平板振動器搗實，再用3m長刮尺刮平、搓壓、整平。初凝前用鐵滾筒來回碾壓數遍，用木抹子打磨，提高表面密實度，減少塑性收縮變形。初凝后、終凝前再次用木抹子搓平，以閉合收縮裂縫。

（4）加強混凝土養護。為減小混凝土的內外溫差，控制混凝土表面裂縫，在混凝土終凝前，二次抹面后立即進行養護。在混凝土表面采用兩層不透水、氣的塑料薄膜加兩層麻袋被進行保濕和控溫養護。

四、結語

總之，只要重視物料的選擇，制定科學合理的混凝土施工方案，合理安排施工進度，注意混凝土的澆筑、養護措施，采用合理的施工措施，能夠有效地避免水利工程中混凝土溫度裂縫的產生，以保證混凝土的結構質量

江蘇淮陰水利建設有限公司 223005 淮安市水利勘測設計研究院有限公司 223005）