淺談水利樞紐洞室襯砌工程中混凝土裂縫控制技術(shù)的應(yīng)用

1、<p>　　淺談水利樞紐洞室襯砌工程中混凝土裂縫控制技術(shù)的應(yīng)用</p><p>　　摘要： 裂縫是混凝土建筑物主要的老化病害之一，主要由干縮、砼自身質(zhì)量、水泥水化熱、溫度、鋼筋銹蝕、地基變形、荷載、堿骨料反應(yīng)、地基凍脹等原...... </p><p>　　關(guān)鍵詞：混凝土裂縫 水利樞紐 洞室襯砌 </p><p>　　裂縫是混凝土建筑物主要的老化病害

2、之一，主要由干縮、砼自身質(zhì)量、水泥水化熱、溫度、鋼筋銹蝕、地基變形、荷載、堿骨料反應(yīng)、地基凍脹等原因引起。 </p><p>　　水利樞紐洞室襯砌工程混凝土的一般設(shè)計(jì)指標(biāo)為C20P8F100。施工條件：泵送，洞外拌和，洞內(nèi)澆筑，洞內(nèi)恒溫17～180C。為控制裂縫的產(chǎn)生，施工中采取了以下措施。 </p><p><b>　　1．控制干縮裂縫 </b></p>

3、<p>　　混凝土的干縮裂縫主要是由于毛細(xì)管壓力造成的。毛細(xì)管孔隙在干燥過(guò)程中逐步失水，產(chǎn)生很大的毛細(xì)管張力，混凝土體積產(chǎn)生收縮，由于混凝土周圍存在約束，內(nèi)部又有拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土材料抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生了干縮裂縫。 </p><p>　　干縮裂縫的控制方法有： </p><p>　　1.1降低混凝土單位用水量：用水量的增加勢(shì)必使剩余水增加，因此，從確保混凝土耐久性出發(fā)

4、，應(yīng)降低混凝土單位用水量。 </p><p>　　1.2水泥的影響：不同水泥，混凝土收縮也不同，按收縮值大小排序：礦渣水泥普通水泥粉煤灰水泥。 </p><p>　　1.3降低混凝土周圍約束：若混凝土周圍約束過(guò)大，內(nèi)部拉應(yīng)力無(wú)法釋放，拉應(yīng)力增大而使混凝土干裂，因此，應(yīng)減少混凝土的分倉(cāng)長(zhǎng)度，以使混凝土內(nèi)部拉應(yīng)力能夠充分釋放。 </p><p>　　1.4添加膨脹劑：適

5、量添加膨脹劑后可以使混凝土體積膨脹，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，部分抵消了混凝土因毛細(xì)孔隙干燥而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而起到控制干縮裂縫的作用。 </p><p>　　本工程在控制混凝土干縮裂縫方面采用了上述1～3項(xiàng)方法。其中單位用水量為182kg，采用普通425＃水泥，澆筑中摻用粉煤灰，分段澆筑長(zhǎng)度在10m左右。 </p><p>　　2．控制混凝土因自身質(zhì)量欠缺而形成的裂縫 </p>

6、<p>　　高強(qiáng)混凝土水泥的強(qiáng)度等級(jí)和水泥用量相對(duì)較高，開(kāi)裂現(xiàn)象比較普遍，因此，高強(qiáng)混凝土不一定是高性能混凝土，而高性能混凝土因具有較高的體積穩(wěn)定性，收縮變形較小而使抗裂性能大大提高，同時(shí)高強(qiáng)混凝土必須采用高效減水劑和超細(xì)活性摻和料作為混凝土的第五和第六部分，來(lái)提高混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B能力。因本工程采用泵送施工工藝，要求的坍落度和水泥用量均較大，必須用摻加外加劑的方法來(lái)達(dá)到既減水又不使混凝土坍落度損失過(guò)大的目的，以及添加超

7、細(xì)活性摻和料來(lái)達(dá)到降低水化熱、改善與提高混凝土性能和節(jié)約水泥的目的。 </p><p>　　因混凝土中摻加粉煤灰技術(shù)在我省水利行業(yè)尚處于探索階段，固替代量并不很大，只有15%，但根據(jù)有關(guān)資料，混凝土中單方水泥用量每增減10kg，水化熱相應(yīng)升降1～1.20C，即因本工程中摻用粉煤灰而使混凝土內(nèi)部溫度下降了約5.5～6.50C，從一定程度上控制了裂縫的產(chǎn)生。 </p><p>　　3．控制水化

8、熱開(kāi)裂 </p><p>　　水泥水化后放出大量的熱量，使混凝土內(nèi)外形成較大的溫差，從而在溫度應(yīng)力的作用下形成裂縫。特別是在夏季施工，中午氣溫一般在攝氏370C，露天存放的石子表面溫度可達(dá)攝氏500C，砼出機(jī)口溫度在攝氏300C左右，混凝土水化后內(nèi)部溫度更高。為控制混凝土水化開(kāi)裂，施工中采用了以下措施 </p><p><b>　　3.1骨料降溫 </b></p

9、><p>　　骨料的溫度控制主要通過(guò)搭蓋涼棚和灑水降溫來(lái)進(jìn)行。搭蓋涼棚可避免太陽(yáng)光直射，減少骨料吸熱，澆筑前2～3小時(shí)再用井水（約170C）對(duì)粗骨料進(jìn)行充分的灑水降溫。采取以上方法降溫后，澆筑前粗骨料內(nèi)部溫度約為240C，細(xì)骨料內(nèi)部溫度約為260C，降溫效果比較明顯。 </p><p><b>　　3.2加冰降溫 </b></p><p>　　在混

10、凝土澆筑前購(gòu)入冰塊，砸成粒徑約3cm的小塊加入砼生料中，充分拌合后量取出機(jī)口溫度，根據(jù)出機(jī)口溫度來(lái)確定加冰量。實(shí)際工作中，出機(jī)口的控制溫度為180C，混凝土單方用冰量在60kg左右。因冰塊破碎工作量較大，粒徑也很難控制，加入冰塊后還需延長(zhǎng)拌和時(shí)間，降低了混凝土澆筑速度，為克服該問(wèn)題，實(shí)際工作中多采用拌和水降溫的方法，即把冰塊稍加破碎后放入拌和水池中來(lái)降低水溫。用此方法，通常能夠把拌和用水的溫度降至攝氏3～70C左右。 </p>

11、;<p><b>　　3.3夜間澆筑 </b></p><p>　　白天氣溫較高，即使采用多種降溫措施也很難保證混凝土的入倉(cāng)溫度，而夜間澆筑——特別是后夜?jié)仓?，氣溫相?duì)較低，采取溫控措施后，比較容易控制砼的入倉(cāng)溫度。因此，工作中多把其他工序的施工安排在白天進(jìn)行，而把混凝土澆筑安排在夜間進(jìn)行。 </p><p>　　通過(guò)以上溫控措施， 水利樞紐洞室襯砌工程

12、夏季混凝土出機(jī)口溫度控制在180C以內(nèi)，入倉(cāng)溫度控制在280C以下，有效地控制了溫度裂縫的產(chǎn)生。 </p><p><b>　　4．混凝土養(yǎng)護(hù) </b></p><p>　　由于采用普通硅酸鹽水泥和泵送施工工藝，砼早期水化熱較大。經(jīng)量測(cè)，一般在澆筑后24h左右，內(nèi)部溫度即達(dá)到最大值（約330C），而此時(shí)因規(guī)范要求鋼模板尚不能拆除，還不能直接進(jìn)行表面灑水降溫，為降低混凝

13、土溫度，除盡量降低水灰比外，在澆筑完畢后18h即開(kāi)始對(duì)鋼模板表面進(jìn)行不間斷的灑水降溫，拆模后對(duì)混凝土表面進(jìn)行全天候養(yǎng)護(hù)至14天，此時(shí)洞室襯砌后的混凝土內(nèi)部溫度已降至180C。通過(guò)拆模前是否對(duì)鋼模板表面灑水降溫的對(duì)比觀察，采取對(duì)鋼模板表面灑水降溫的，明顯比未對(duì)鋼模板表面灑水降溫的混凝土產(chǎn)生裂縫少的多，因此，混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)從模板面的灑水降溫開(kāi)始。 </p><p>　　5．控制鋼筋銹蝕引起的裂縫 </p>

14、<p>　　鋼筋銹蝕后體積膨脹2～4倍，對(duì)周邊混凝土產(chǎn)生壓力，可能產(chǎn)生順筋裂縫，甚至脫落，從而影響建筑物的使用。而鋼筋銹蝕多為氣蝕、電離引起。因此，本工程自一開(kāi)始就注意了鋼筋的銹蝕問(wèn)題，并從以下幾個(gè)方面對(duì)鋼筋銹蝕加以控制的。 </p><p>　　5.1鋼筋出廠時(shí)，其表面有一層致密的氧化薄膜，可以對(duì)鋼筋起到一定的保護(hù)作用，但該薄膜遇水或受潮后因水的微酸性而脫落，使鋼筋酸性氧化而銹蝕。因此，鋼筋原材料和

15、加工后的半成品均應(yīng)作防潮處理。具體的做法是架空放置和上蓋防水雨布。 </p><p>　　5.2鋼筋安裝前表面清潔處理 </p><p>　　鋼筋安裝前，其表面必須潔凈、無(wú)污物，對(duì)已發(fā)生銹蝕的部位，必須用鋼絲刷和砂布打磨干凈，以保證鋼筋與混凝土的有效結(jié)合，同時(shí)也可防止因電離而發(fā)生銹蝕。 </p><p>　　5.3降低砼水灰比和增加混凝土和易性。 </p>

16、;<p>　　5.4加強(qiáng)振搗，提高混凝土致密性，減小混凝土炭化速度，使鋼筋有足夠長(zhǎng)的時(shí)間不接觸空氣。 </p><p>　　6．控制洞室周邊圍巖的變形 </p><p>　　為防止洞室Ⅳ類圍巖區(qū)的圍巖變形對(duì)洞室襯砌混凝土的影響而使之產(chǎn)生裂縫，在洞室開(kāi)挖支護(hù)階段就已對(duì)Ⅳ類圍巖區(qū)進(jìn)行了錨桿支護(hù)，錨桿布置型式為梅花狀，直徑20mm，長(zhǎng)3m，間排距1.251×1.25m；混