水電站廠房大體積砼裂縫的原因分析及處理方法

孫紅麗

【摘要】電站廠房大體積砼結構施工或運用過程中產生裂縫是常見的現象。裂縫破壞了結構的整體性和穩定性，影響電站工程的使用壽命和安全，因此研究裂縫的原因、防治對策及處理方法是必要的。本文闡述了廠房水下大體積砼產生裂縫的原因，并針對其原因探討了裂縫的防治對策，進一步提出了裂縫常見的處理方法。

【關鍵詞】裂縫；電站廠房；大體積砼；砼配合比

1、廠房水下大體積砼定義

大體積混凝土目前國內尚無一個明確的定義，國外的定義也不盡相同。廠房水下大體積砼通常界定為水輪發電機基礎和機坑周邊的圍護墻及底板等厚體結構。

2、裂縫產生的原因

2.1砼收縮、膨脹問題

當砼收縮受限時，容易因溫度變化產生比較規則的收縮裂縫。大體積砼結構較厚，內部水泥水化熱過高，又不易散發等，結構表面和內部之間的溫差較大，容易導致膨脹裂縫。

2.2設計問題

設計考慮不周（如鋼筋用量不足，配筋錯誤，地基不均勻沉降，過度震動等）使砼拉應力過大而產生裂縫。結構分縫長度超過規范取值范圍，結構鋼筋配置不合理，是產生裂縫的原因。

2.3溫差問題

由于砼初期內部溫度較高，自身強度較低，當高溫季節及溫差較大季節施工時，砼內外部溫度變化梯度較大，造成砼產生裂縫。

2.4砼施工及養護問題

砼原材料質量不良，配合比不當，施工中任意加水以及砼養護不良等因素，均會導致砼收縮加大而裂縫。砼澆筑完畢后，若不及時保濕養護，砼表面水分會快速蒸發，造成砼表面產生干縮裂縫。

3、裂縫的防治對策

為避免砼產生裂縫，需從設計、施工和砼養護等多方面采取防治措施。

3.1設計方面采取的措施

（1）避免不均勻沉降引起的裂縫

為防止大體積砼結構產生較大的不均勻沉降，在選址時，設計應首選均勻、良好的地基。遇軟弱地基時，對不良地基進行加固處理使之達到沉降均勻要求。

根據廠房水下結構所處的地質條件、氣溫條件，合理地進行結構布置，減小結構荷重的不均勻性。

根據規范要求對結構分段，適當設置沉降縫，一般對于巖基上鋼筋砼底板順水流方向的沉降縫，控制縫距不大于20m，土基上縫距不超過30m。

以上都是設計中避免因不均勻沉降引起砼裂縫的措施。

（2）采用優質原材料，優化砼配合比

選擇水化熱小，干縮性小、和易性好，抗腐蝕性強的水泥品種，是防止裂縫產生的有效措施。

（3）結構設計

結構設計滿足強度要求時，鋼筋宜采用小直徑且間距小的布置方式。

在某些易裂的薄弱部位設置“暗梁”和 “暗柱”，在墻洞口周邊設置附加筋等增大結構含筋率，使鋼筋砼的極限抗拉強度提高，結構的抗裂性增強。另外在底板、邊墻等大體積砼可能產生溫度裂縫的部位預留砼后澆帶，在其兩側增設插筋或構造補強鋼筋，待一期砼充分收縮之后，在溫度較低的條件下，回填膨脹性砼。

電站廠房水下大體積砼結構所處環境一般較差，根據規范要求適當加大保護層厚度提高砼的密實性和抗滲性。

3.2施工方面采取的措施

砼的澆筑要求避開高溫季節和負溫季節，在高溫季節施工時，平倉振搗后，砼最高澆筑溫度不得超過28℃，在日平均氣溫5℃以下不澆筑砼。

夏季砼施工時控制砼產生裂縫的措施主要是降低砼澆筑溫度，降低砼的水化熱溫升和砼澆筑后的養護，主要采取以下施工和砼養護措施：

①砂石骨料搭棚噴水，避免陽光暴曬，采用冷水拌制砼；

②運輸砼的自卸車車箱上應搭設活動遮陽棚，現場已澆筑的砼面上覆蓋隔熱被，減少砼暴曬時間；

③砼倉內安裝倉面噴霧機噴水霧，降低倉面氣溫，并將澆筑施工時間盡量安排在早、晚間低溫時段；

④采用低水化熱水泥、摻入粉煤灰和外加劑減少水泥用量；

⑤為利于砼澆筑塊的散熱，砼澆筑層高一般為1～2m；

⑥在砼澆筑完畢收水后，應及時覆蓋一層塑料布密封并在塑料布上蓋草袋進行保溫、保濕，以防止砼早期失水過快以及砼內外溫差較大而產生表面裂縫；

⑦對于砼側面應采用塑料布和草袋覆蓋，草袋要與側墻固定嚴密、牢靠、以便形成不透風的養護層；

⑧塑料布難以覆蓋處，應噴灑兩次養護劑進行養護；新澆砼應由專業養護人員24小時噴水養護；

⑨拆除模板、草袋和塑料布時要保證砼內外溫差不超過20℃，以免因溫度驟降而引起砼開裂；

冬季砼施工在日平均氣溫5℃以下不澆砼。若根據工期要求，必須采取冬季砼施工時，需采取以下施工和砼養護措施：

①砼拌合前，用熱水沖洗拌合機和砼攪拌車，將拌合水適當加熱，并加熱砂石骨料的方法；

②盡量減少砼運輸時間；合理安排砼入倉強度，使其在最短的時間內入倉；

③倉面搭設保溫棚，棚內用火爐升溫；

④砼澆筑完畢后，應及時用塑料布和兩層草袋覆蓋進行保濕、保溫，并用熱水養護；

⑤在氣溫驟降或寒潮沖擊，至使砼表面溫度急劇下降時，在澆筑層面應進行早期表面保護；

⑥保溫層應搭接嚴密，尤其是接頭處，特別注意施工質量；

⑦為加強砼表面保護，應推遲拆模時間，以利用模板對砼表面進行保溫，并提高砼拆模時的強度，增加砼的抗凍性；

⑧應避免在夜間或氣溫驟降期間拆模，以減少砼內外溫差。模板拆除后，應立即對砼外露面覆蓋包裹保溫材料進行保溫。

4、裂縫的處理方法

目前常用的裂縫的處理方法如下：

表面涂抹法

表面涂抹法是一種簡單、常見的修補方法，它主要適用于穩定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫的處理。常用材料有環氧樹脂類、聚氨酯類、瀝青等。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或在砼表面涂刷瀝青。

（2）充填法

充填法是用風鎬、鋼釬或高速旋轉的切割圓盤將裂縫擴大，形成V形或梯形槽，清洗干凈后分層壓抹環氧砂漿或水泥砂漿、瀝青油膏、高分子密封材料或各種成品堵漏劑等材料封閉裂縫。當修補的裂縫有結構強度要求時，宜用環氧砂漿填充。

（3）灌漿法

灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的砼裂縫的修補，利用壓力設備將膠結材料壓入砼裂縫中，膠結材料硬化后與砼形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。灌漿材料常用的有環氧樹脂類、甲基丙烯酸甲酯、丙凝、氰凝和水溶性聚氨酯等。

5、結語

本文針對電站廠房水下大體積砼結構裂縫產生的原因、防治對策及處理方法進行了小結和探討，對工程實踐中預防砼裂縫產生以及對已產生的有害裂縫進行處理具有一定的指導意義。

參考文獻：

[1] SL 266-2014. 水電站廠房設計規范[S]. 北京： 中國水利水電出版社，2014年.