水泵站底板大體積混凝土裂縫控制施工技術

徐 輝

(宣城市宣州區水利局，安徽 宣城 242000)

1 工程概況

仙人橋水泵站設計的排水總流量為49.7m3/s，并將水泵站分為高排站和低排站。其中高排站主要負責承擔排洪的任務，其設計的流量為40 m3/s，分別采用4臺10 m3/s型號為1600ZLB的單向立式軸流泵進行排洪；而低排站主要負責的任務就是排澇，它設計的流量只有9.7 m3/s，它主要采用的就是3臺3.24 m3/s型號為1200ZLB-85的單向立式軸流泵排澇。水泵站主要是由主泵房、進水閘、進水池、出水池和進水渠道所組成，其布置主要就是依據所處地形，將高低排緊貼著東門渡閘所進行布置。具體平面圖如下圖1所示。

圖1 水泵站高、低排站平面圖

水泵站為開敞式的結構，分別由地下泵房、主副廠房和安裝間所組成。其中主廠房內部共有7臺機器所組成(高排站4臺，低排站3臺)，安裝間將設置在廠房的北側，排站的泵室底板高程為1.6m，順著水流方向的長度是24m，垂直方向水流的寬度則是46.5m。高排站負責出水的河道會由6m逐漸地變成5.35m，低排站的出水箱涵高程則為4.6m，故水泵站整體工程的等級為Ⅲ級中型水泵站。在工程區域內，地震振動過程中其動峰值的加速度可以達到0.05g，故可知地震發生時最高可承受振動程度為6度，并且因為水泵站的底板以及墩墻所使用混凝土厚度的尺寸均超過1m，則該區域就屬于大體積混凝土[1]。

2 大體積混凝土裂縫控制措施

2.1 混凝土原材料質量控制

2.1.1 水泥質量控制

由于施工區域是皖南山區與長江中下游平原相結合的區域，地勢相對比較低洼，并且降雨相對比較集中，就會導致該地域現有的排澇水平比較低，就會容易出現裂縫的情況，這樣就必須保證混凝土的強度為C3O，并且抗滲的等級需要≥W6，所以就需要更加適合該區域的水泥。水泥的品種應該選擇品質相對比較優的水化熱水泥，并且可以選擇一些低或中等的，這樣是可以有效減少單位體積內所釋放出的水化熱量，同時還需要限制中游離區域水泥氧化鈣的含量，以此來保證水泥體積的安定性[2]。所以就需要水泥中的熱量要比較低一點，其中最好的就是里面含有礦渣材質的硅酸鹽水泥，但必須保證水泥的強度在42.5MPa以上，水和灰的比例應該≤0.50%[2]。

2.1.2 骨料質量控制

要想優化在大體積水泥中的配合比，對骨料類型與質量的選取就尤為重要。應選用盡量中粒的骨材，并嚴格把控其中的含泥率，并由此來制定合適的坍落度和緩凝的時機。在進行骨料的選擇時，碎石整體顆粒的直徑可以在5-40mm之間，具體如圖2所示。

圖2 骨料中碎石顆粒直徑示意圖

其天然中型砂石的粗細程度以及類別需要>2.5，并且還需要保證骨料中含有石子的數量在1%以下，吸水率控制在1.5%以下。需要注意的是不可以使用堿活性的骨料，而且選擇的砂礫應為中、粗的砂礫。

2.1.3 摻和料質量控制

當進行調制配合比例的時候，需要先選擇合適的摻合料或者摻加劑，并且需要保證加入摻和料的混凝土與原本混凝土在28天之內的收縮率比例<100%。還需要在其中摻入膨脹纖維的抗裂劑，并且需要保證加入抗裂劑的混凝土滿足：水中14天的限裂膨脹率≥2.5×10-4，空氣中28天的限制干縮率≥3×10-4，抗壓強度比≥95%[3]。

2.2 混凝土澆筑過程中防裂施工技術

2.2.1 大體積混凝土裂縫澆筑

在對水泵站底板進行大體積的混凝土澆筑時，首次施工時的縫隙應該保留在頂面以上800mm的地方。在混凝土首次澆筑凝成之后，需要對其表面進行第二次澆筑，這時就需要保證混凝土的表面上沒有多余的浮漿和雜物，隨后先進行凈漿的鋪墊，再鋪上厚度在20-30mm的水泥砂漿或者是混凝土表面上進行涂刷的處理劑。特別注意的是，必須要保證所進行鋪設的材料要與原本的混凝土為同一水泥，而且還需要是同一標號。在混凝土最終凝結而成之后，需要立刻使用鋼絲刷將表面的浮漿進行清理，邊使用鋼絲刷就需要邊用水進行沖洗，使其一直保持在干凈和濕潤的環境下(冬季施工需要先對表面進行防凍處理)。圖3則為混凝土澆筑過程示意圖。

圖3 混凝土澆筑過程示意圖

混凝土首次澆筑之前，會在其周圍保留一定的縫隙，這時就需要對縫隙進行混凝土的澆筑，并對其進行振搗讓其可以更加緊密地結合在一起。需要避免直接的靠近縫隙，并且不可以在已經凝成的混凝土邊緣進行下料以及使用機器進行振搗。在縫隙內可以設置鋼板的止水帶，其鋼板的寬度為300mm，厚度為5mm。特別需要主要的就是，混凝土的澆筑需要持續地進行，并且不可以施工途中往倉內加水。混凝土應該保證澆筑的時候其表面也是平整的，不可以使用振搗器將其進行人為的平整[4]。在對無法使用振搗器澆筑的部位，就需要采用人工進行振搗，需要做到無蜂窩的麻面。

2.2.2 大體積混凝土溫度控制

對水泵站基礎底板的大體積混凝土進行澆筑的過程中，需要采取相對應的溫度控制來防止混凝土裂縫的產生，并且需要保證水泵站底板混凝土內部與表面的溫度差控制在22℃以內。施工單位需要采取一定程度上的措施：施工時間應該避免炎熱的季節，并且澆筑時應該適當地減少每一次澆筑時層面厚度，以此可以保證擁有正常的間歇時間；可以降低混凝土澆筑時的溫度，在對混凝土進行養護時，需要及時地對其進行保濕和降溫的處理，也要避免寒流的侵襲以及天氣的干燥，在混凝土澆筑之后的首個冬季，需要對其表面做好保溫的工作，防止因為內外溫差而產生裂縫；還可以把原本材料的表面溫度進行降溫處理，以此來避免吸收外部的熱量，就需要將混凝土入模時的溫度控制在22℃以內；還需要確保，混凝土的中心溫度、表面溫度和氣溫之間相互的差值都不超過20℃[5]。

2.3 混凝土后期養護

混凝土在混凝土施工完工以后，就必須馬上對其加以保養。必須在混凝土的表面鋪設二層以上的保護層并且對其加以灑水保養，也可以在側面鋼模板的外面掛著二層草盒并定期灑水濕潤，圖4為具體施工過程的示意圖。

圖4 混凝土表面保護層示意圖

在進行保護層鋪設時候必須注意的是，一定要先將其緊緊地固定在表面上，這樣就能夠產生不透風的養護層，不然是無法取得想要的效果。在后期將混凝土的硬度養護至95%以上時，就可以將模具加以移除，但是拆模過后就必須馬上對其進行土料的回填，防止在拆掉模以后，混凝土表層會長時間地裸露于空氣中。應該持續讓混凝土本身進行保持濕潤的狀態，其整體的養護就需要超過28天，并且應該在混凝土澆筑完成之后的6-18h之內進行，而且還需要保證止水處不會出現滲水的情況[6]。

3 大體積混凝土裂縫控制效果

3.1 試驗準備工作

測試以仙人橋水泵站底板為實驗對象，該水泵站底板的高程為1.6m，該水泵站的混凝土均在宣州區經濟開發區(北區)的建豐商品混凝土有限公司進行購買。本工程所涉及的混凝土結構所處的環境條件如表1所示。

表1 混凝土結構所處的環境類型

該水泵站所使用的鋼筋混凝土強度等級應該保持在C25-C30，故強度可以選擇為C30。通過實驗平臺來構建模擬水泵站模型來代替真實水泵站，這樣可以有效降低成本和不穩定因素。對水泵站分別進行兩種不同的裂縫控制技術，通過得到的實際效果來有效預防裂縫的產生。

3.2 數據檢測及效果

實驗測試為相同環境下的水泵站，并且還需要保證其使用的材料是完全一致的。將A水泵站使用傳統方法，B水泵站使用文章方法，分析一段時間之后裂縫出現的程度，具體測試結果如圖5所示。

由圖5可以看出，使用傳統方法進行裂縫控制的A水泵站，在澆筑完成的1個月后就出現了明顯的裂縫；并且在第6個月的時候，裂縫出現的程度已經達到整個水泵站的60%以上。而使用了文章方法進行裂縫控制的B水泵站，在澆筑完成的前3個月沒有出現任何明顯裂縫；在第6個月的時候，裂縫出現的程度只達到整個水泵站的15%。綜上所述，在對水泵站底板的大體積混凝土進行裂縫控制時，文中所提到的方法比傳統方法有更好的實用性效果。這不僅僅縮短了混凝土裂縫出現的時間，而且還有效地減少了裂縫出現的程度，從而使水泵站整體的穩定性得到了提升。

圖5 不同控制技術裂縫出現程度示意圖

4 結 語

此次研究有針對性地解決了傳統方法在澆筑完成短時間內就出現了裂縫的情況，還減少了裂縫的嚴重程度，為后續其他區域水泵站的施工提供了解決思路。在水泵站防裂縫的控制技術中，還可以通過改變地基構建方式等，進一步預防區域裂縫的產生，提高水泵站的安全性。