泵站進(jìn)水流道大體積混凝土裂縫的預(yù)防和控制措施分析

孫忠園

（黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080）

0 引言

進(jìn)水流道在改善大型水泵的吸水條件方面具有重要的作用，所以工程質(zhì)量更為關(guān)鍵。在大體積混凝土施工中，由于受到設(shè)計(jì)水平、施工工藝以及其他因素的影響，會(huì)產(chǎn)生混凝土裂縫，對(duì)于工程的正常運(yùn)行存在一定的安全隱患。所以在不斷的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中，要總結(jié)分析原因，然后提出改進(jìn)的建議，為進(jìn)水流道的安全穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造有利的條件。

1 流道常見(jiàn)裂縫產(chǎn)生的原因分析

對(duì)于泵站的進(jìn)水流道來(lái)講，良好的抗?jié)B性是其保證其質(zhì)量的關(guān)鍵，尤其是頂板部位，在正常的運(yùn)行下，需要承受的水壓力為5m，如果在行洪期，則要達(dá)到9m多，所以對(duì)抗?jié)B性的要求較高。出現(xiàn)混凝土裂縫的原因有很多種，可能是設(shè)計(jì)時(shí)的結(jié)構(gòu)不合理，或者是所使用的施工材料質(zhì)量不合格以及施工工藝不規(guī)范等原因造成的。但是根據(jù)泵站的工程特點(diǎn)來(lái)講，主要是因?yàn)闇囟葢?yīng)力變化引起的，主要表現(xiàn)在如下方面。

1.1 水化熱引起的溫度應(yīng)力和溫度變形

由于水泥在水化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，這就會(huì)造成混凝土內(nèi)部的溫度升高，當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度的溫差過(guò)大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)溫度應(yīng)力和溫度變形。溫差大小與溫度應(yīng)力大小成正相關(guān)，溫差越大，溫度應(yīng)力就越大，當(dāng)溫度應(yīng)力大到超過(guò)混凝土內(nèi)外的約束力的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)裂縫情況。另外，混凝土的厚度及水泥用量越大，由于水泥的水化熱，其內(nèi)部中心溫度越高，熱膨脹越大，就會(huì)在其中心產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。

1.2 內(nèi)外約束條件的影響

在施工中的地基一般以靜壓預(yù)制鋼筋混凝土方樁加強(qiáng)處理，而底板混凝土與樁基澆筑在一起，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，受到下部地基的限制，就會(huì)產(chǎn)生外部約束應(yīng)力。混凝土在早期升溫時(shí)，產(chǎn)生的膨脹由于受到外部條件約束而形成壓應(yīng)力。而當(dāng)溫度下降，則產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，如果超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，則混凝土?xí)a(chǎn)生垂直裂縫。

1.3 氣溫變化的影響

混凝土內(nèi)部溫度是指水泥水化熱的絕熱溫度、澆筑溫度和散熱溫度的疊加。大體積混凝土在施工階段，當(dāng)氣溫下降，特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加外層混凝土與混凝土內(nèi)部的溫度梯度，從而產(chǎn)生溫差和溫度應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生裂縫。

1.4 混凝土的收縮變形

隨著混凝土逐漸干燥和不斷蒸發(fā)水分，就會(huì)出現(xiàn)干燥收縮的現(xiàn)象，但表面干燥收縮得快，而中心干燥收縮得慢。由于混凝土表面的干燥收縮受到中心部位的約束，會(huì)在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而出現(xiàn)裂縫。

2 防止大體積混凝土裂縫的具體措施

2.1 后澆帶改為加強(qiáng)帶

在以往的施工中，為了控制混凝土因?yàn)樗療岫a(chǎn)生的溫度應(yīng)力最終引起溫度變形，基本都采用后澆帶的施工方式，這種方法雖然取得了一定的效果，但是在施工工藝方面具有一定的難度，并且對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生影響，所以在經(jīng)過(guò)了實(shí)踐論證以及仿真計(jì)算之后，決定采取加強(qiáng)帶的方式更為穩(wěn)妥。在大體積混凝土施工中，在混凝土澆筑的初期階段，溫度與溫度應(yīng)力隨著時(shí)間的推移會(huì)產(chǎn)生巨大的變化，并且在相關(guān)的參數(shù)方面有很大的改變，在對(duì)這些數(shù)據(jù)分析之后，加強(qiáng)帶具有非常強(qiáng)的可行性。施工的過(guò)程中，適當(dāng)?shù)奶岣呋炷恋臉?biāo)號(hào)，并且在其中加入微膨脹劑，會(huì)取得良好的效果。

2.2 頂板增加溫度鋼筋

進(jìn)水流道的頂板部位是承受應(yīng)力最為集中的地方，所以應(yīng)該對(duì)這一部位進(jìn)行加強(qiáng)處理，可以根據(jù)行洪期的水壓力，來(lái)適當(dāng)?shù)脑黾訙囟蠕摻睿蕴岣呖箟毫统休d強(qiáng)度，還可以在混凝土中摻入聚丙烯腈抗裂纖維，提高頂板的承載力，減少裂縫的發(fā)生。

2.3 確定合理的施工順序

在進(jìn)水流道施工中，合理的施工順序是保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)，根據(jù)每道工序的特點(diǎn)以及工程的現(xiàn)場(chǎng)狀況，制定合理的施工順序。并且要做好現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量監(jiān)理工作，提高質(zhì)量監(jiān)督力度，協(xié)調(diào)各個(gè)工序間的關(guān)系，在保證工程進(jìn)度的基礎(chǔ)上，提高施工質(zhì)量。

2.4 優(yōu)化混凝土配合比

盡量采用低中水化熱水泥，以降低水化熱，從而控制大體積混凝土的溫度升高；采用高強(qiáng)度水泥以減少水泥用量；優(yōu)化混凝土配合比，在滿足混凝土強(qiáng)度、耐久性和和易性的前提下，摻人I級(jí)粉煤灰和外加劑，延緩水化熱峰值時(shí)間；改善混凝土骨料級(jí)配，坍落度控制在120mm以內(nèi)。

2.5 嚴(yán)格控制骨料質(zhì)量

嚴(yán)格控制粗、細(xì)骨料的質(zhì)量，采用細(xì)度模數(shù)為2.3—2.7的黃沙，級(jí)配良好的石子。嚴(yán)格控制粗骨料的含泥量，石子控制在1%以下，黃沙控制在2%以下。含泥量如果比較大，就會(huì)增加混凝土的收縮，同時(shí)還會(huì)引起混凝土抗拉強(qiáng)度的降低，對(duì)混凝土抗裂不利。

2.6 混凝土分層澆筑

混凝土分層澆筑，分層厚度控制在30 cm左右，利用澆筑面散熱，采用插入式振動(dòng)器振搗，待最上一層混凝土澆筑完畢20 min～30min后進(jìn)行二次復(fù)振，增加密實(shí)度，從而提高混凝土抗裂性。

2.7 加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)是澆筑完成后的關(guān)鍵程序，對(duì)于混凝土的質(zhì)量有重要的影響，所以要嚴(yán)格重視養(yǎng)護(hù)工作。對(duì)于大體積混凝土養(yǎng)護(hù)來(lái)講，一般分為降溫法和保溫法兩種。降溫法主要是在混凝土澆筑成型以后，利用灑水或者噴水的方式來(lái)降低混凝土的溫度，以此來(lái)達(dá)到養(yǎng)護(hù)的目的。保溫法是在混凝土成型后，為了防止表面由于溫度變化而開(kāi)裂，可以使用塑料薄膜或者草袋等保溫材料覆蓋其上，保持溫度。

做好混凝土的早期養(yǎng)護(hù)對(duì)于混凝土的澆筑質(zhì)量也非常關(guān)鍵，應(yīng)該盡量的減少混凝土的運(yùn)輸時(shí)間，并且在運(yùn)輸和澆筑的過(guò)程中，盡量避免日照時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。對(duì)于混凝土的入倉(cāng)溫度要嚴(yán)格控制，做好粗骨料的冷卻措施。用草將輸送管道包裹，并且用水冷卻。做好混凝土的前期養(yǎng)護(hù)，是保證施工質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語(yǔ)

泵站進(jìn)水流道的施工質(zhì)量對(duì)于工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要的作用，在大體積混凝土施工中，出現(xiàn)裂縫是比較常見(jiàn)的病害，為工程的安全運(yùn)行留下隱患。為了提高工程質(zhì)量，控制大體積混凝土裂縫的出現(xiàn)，要嚴(yán)格控制混凝土原料的質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)施工工藝的管理，制定嚴(yán)格的質(zhì)量管理制度，提高質(zhì)量監(jiān)督力度。在不斷的工程實(shí)踐中，施工工藝水平會(huì)逐漸提升，為水利工程的安全運(yùn)行創(chuàng)造有利的環(huán)境。

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