泵站進水流道大體積混凝土裂縫的預防和控制措施分析

孫忠園

（黑龍江省水利水電勘測設計研究院，黑龍江 哈爾濱 150080）

0 引言

進水流道在改善大型水泵的吸水條件方面具有重要的作用，所以工程質量更為關鍵。在大體積混凝土施工中，由于受到設計水平、施工工藝以及其他因素的影響，會產生混凝土裂縫，對于工程的正常運行存在一定的安全隱患。所以在不斷的實踐經驗中，要總結分析原因，然后提出改進的建議，為進水流道的安全穩定運行創造有利的條件。

1 流道常見裂縫產生的原因分析

對于泵站的進水流道來講，良好的抗滲性是其保證其質量的關鍵，尤其是頂板部位，在正常的運行下，需要承受的水壓力為5m，如果在行洪期，則要達到9m多，所以對抗滲性的要求較高。出現混凝土裂縫的原因有很多種，可能是設計時的結構不合理，或者是所使用的施工材料質量不合格以及施工工藝不規范等原因造成的。但是根據泵站的工程特點來講，主要是因為溫度應力變化引起的，主要表現在如下方面。

1.1 水化熱引起的溫度應力和溫度變形

由于水泥在水化過程中會產生大量的熱量，這就會造成混凝土內部的溫度升高，當混凝土內部溫度與表面溫度的溫差過大時，就會出現溫度應力和溫度變形。溫差大小與溫度應力大小成正相關，溫差越大，溫度應力就越大，當溫度應力大到超過混凝土內外的約束力的時候，就會出現裂縫情況。另外，混凝土的厚度及水泥用量越大，由于水泥的水化熱，其內部中心溫度越高，熱膨脹越大，就會在其中心產生較大的拉應力。

1.2 內外約束條件的影響

在施工中的地基一般以靜壓預制鋼筋混凝土方樁加強處理，而底板混凝土與樁基澆筑在一起，當溫度發生變化時，受到下部地基的限制，就會產生外部約束應力。混凝土在早期升溫時，產生的膨脹由于受到外部條件約束而形成壓應力。而當溫度下降，則產生較大的拉應力，如果超過混凝土的抗拉強度，則混凝土會產生垂直裂縫。

1.3 氣溫變化的影響

混凝土內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，當氣溫下降，特別是氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與混凝土內部的溫度梯度，從而產生溫差和溫度應力，使混凝土產生裂縫。

1.4 混凝土的收縮變形

隨著混凝土逐漸干燥和不斷蒸發水分，就會出現干燥收縮的現象，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，會在表面產生拉應力，從而出現裂縫。

2 防止大體積混凝土裂縫的具體措施

2.1 后澆帶改為加強帶

在以往的施工中，為了控制混凝土因為水化熱而產生的溫度應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，并且對施工進度產生影響，所以在經過了實踐論證以及仿真計算之后，決定采取加強帶的方式更為穩妥。在大體積混凝土施工中，在混凝土澆筑的初期階段，溫度與溫度應力隨著時間的推移會產生巨大的變化，并且在相關的參數方面有很大的改變，在對這些數據分析之后，加強帶具有非常強的可行性。施工的過程中，適當的提高混凝土的標號，并且在其中加入微膨脹劑，會取得良好的效果。

2.2 頂板增加溫度鋼筋

進水流道的頂板部位是承受應力最為集中的地方，所以應該對這一部位進行加強處理，可以根據行洪期的水壓力，來適當的增加溫度鋼筋，以提高抗壓力和承載強度，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，減少裂縫的發生。

2.3 確定合理的施工順序

在進水流道施工中，合理的施工順序是保證工程質量的基礎，根據每道工序的特點以及工程的現場狀況，制定合理的施工順序。并且要做好現場的質量監理工作，提高質量監督力度，協調各個工序間的關系，在保證工程進度的基礎上，提高施工質量。

2.4 優化混凝土配合比

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；采用高強度水泥以減少水泥用量；優化混凝土配合比，在滿足混凝土強度、耐久性和和易性的前提下，摻人I級粉煤灰和外加劑，延緩水化熱峰值時間；改善混凝土骨料級配，坍落度控制在120mm以內。

2.5 嚴格控制骨料質量

嚴格控制粗、細骨料的質量，采用細度模數為2.3—2.7的黃沙，級配良好的石子。嚴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，就會增加混凝土的收縮，同時還會引起混凝土抗拉強度的降低，對混凝土抗裂不利。

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，采用插入式振動器振搗，待最上一層混凝土澆筑完畢20 min～30min后進行二次復振，增加密實度，從而提高混凝土抗裂性。

2.7 加強混凝土養護

混凝土養護是澆筑完成后的關鍵程序，對于混凝土的質量有重要的影響，所以要嚴格重視養護工作。對于大體積混凝土養護來講，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降低混凝土的溫度，以此來達到養護的目的。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護對于混凝土的澆筑質量也非常關鍵，應該盡量的減少混凝土的運輸時間，并且在運輸和澆筑的過程中，盡量避免日照時間過長。對于混凝土的入倉溫度要嚴格控制，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護，是保證施工質量的重要基礎。

3 結束語

泵站進水流道的施工質量對于工程的正常運轉具有重要的作用，在大體積混凝土施工中，出現裂縫是比較常見的病害，為工程的安全運行留下隱患。為了提高工程質量，控制大體積混凝土裂縫的出現，要嚴格控制混凝土原料的質量，加強對施工工藝的管理，制定嚴格的質量管理制度，提高質量監督力度。在不斷的工程實踐中，施工工藝水平會逐漸提升，為水利工程的安全運行創造有利的環境。

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［2］張廣盛.水利工程大體積混凝土施工技術研究[J].科協論壇:下半月,2013-05-25.

［3］舒克建.水利工程大體積混凝土溫控與裂縫防治淺析[J].低碳世界,2013-11-08.