苗 維楊 健

（1重慶航運(yùn)建設(shè)發(fā)展有限公司， 重慶 401121； 2中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計有限公司， 廣東 廣州 510610）

某工程大體積混凝土裂縫成因分析與對策

苗 維1楊 健2

（1重慶航運(yùn)建設(shè)發(fā)展有限公司， 重慶 401121； 2中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計有限公司， 廣東 廣州 510610）

大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工時，由于水泥釋放水化熱，混凝土溫度劇烈變化，極易發(fā)生裂縫，在水利工程中普遍存在且難以避免。

大體積混凝土；水化熱；裂縫成因；預(yù)防對策

1 .工程概況

某航電樞紐工程位于重慶市涪江干流上，其開發(fā)任務(wù)以航運(yùn)為主兼顧發(fā)電，修復(fù)上游縣城水生態(tài)系統(tǒng)。正常蓄水位236.50m，相應(yīng)庫容1571萬m3，水庫總庫容2.19億m3，船閘和航道等級Ⅴ級，電站裝機(jī)容量42MW，工程等別Ⅱ等，工程規(guī)模大（2）型。樞紐采用左廠房右船閘、中間18孔泄水閘布置，樞紐沿壩軸線全長685.00m，壩頂高程252.40m，泄水閘為開敞式平底寬頂堰，孔口凈寬為14m，堰頂高程為225.00m，前沿總長307.80m。

2 .裂縫發(fā)展現(xiàn)狀

在泄水閘澆筑過程中，首先在泄水閘6#～7#閘室底板（澆筑層厚2.5m，尺寸長×寬為25.5m×20m）發(fā)現(xiàn)裂縫，隨后對已澆筑的泄水閘底板進(jìn)行排查，2#～7#閘室底板存在不同程度的裂縫共計10條，裂縫寬度0.05～0.3mm，按裂縫深度的不同分類，表面裂縫2條，深層裂縫4條，貫穿裂縫4條（澆筑第一塊底板混凝土?xí)r）。

3 .裂縫成因分析

根據(jù)水泥特性、混凝土配合比、養(yǎng)護(hù)工作及澆筑后氣候條件等分析，泄水閘底板產(chǎn)生裂縫的原因主要有以下幾方面：

3.1 臺泥牌P.O42.5水泥早期強(qiáng)度高

對臺泥牌P.O42.5水泥做物理性能試驗(yàn)，被測試樣3組，具體數(shù)據(jù)見表1。臺泥牌P.O42.5水泥3d抗折強(qiáng)度平均值為5.93MPa，抗壓強(qiáng)度平均值為34.1MPa，遠(yuǎn)大于規(guī)范要求的3d抗折強(qiáng)度≥3.5MPa，抗壓強(qiáng)度≥17MPa[1]，接近28d規(guī)范要求強(qiáng)度，表明水泥早期強(qiáng)度高，水化熱升高集中在混凝土早期。

表1 臺泥牌P.O42.5水泥物理性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2 混凝土配合比砂率偏大

對混凝土配合比進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)見表2，發(fā)現(xiàn)前期采用的混凝土中砂率偏高，為40%～41%，水泥和水用量大，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部升溫比較快，與表面溫差過大，混凝土在澆筑數(shù)小時后仍處于塑性狀態(tài)，內(nèi)部溫度應(yīng)力大于同期混凝土的抗拉強(qiáng)度，是誘發(fā)大體積混凝土發(fā)生裂縫的主因。

3.3 養(yǎng)護(hù)工作不到位

在澆筑泄水閘底板時期，由于工期緊，施工任務(wù)重，施工單位集中優(yōu)勢資源搶建混凝土縱向圍堰和上下游土石圍堰，缺乏對泄水閘底板混凝土的基本養(yǎng)護(hù)（灑水、蓋麻袋等）。因底板混凝土表面積較大，水分散失快，體積收縮大，而內(nèi)部濕度變化相對較小，體積收縮較小，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束而產(chǎn)生拉應(yīng)力，易引起混凝土裂縫。

3.4 外界溫差變化大

泄水閘底板澆筑集中在3～4月之間，4月上旬一股寒潮來襲，短短一兩天內(nèi)從30℃降至13℃左右，大大增加內(nèi)外層混凝土溫差（特別是剛澆筑完畢的混凝土），且混凝土表面未采取保溫措施，對混凝土開裂的形成和發(fā)展有一定的促進(jìn)作用。

4 . 裂縫補(bǔ)強(qiáng)處理

裂縫的補(bǔ)強(qiáng)處理基本方法分為三種，即：表面修補(bǔ)（表面封閉防滲、增強(qiáng)，鋪設(shè)騎縫鋼筋）、內(nèi)部防滲（灌漿）和錨固法[2]。

通過超聲波檢測和壓水試驗(yàn)檢查，聲學(xué)參數(shù)無明顯差異，透水率滿足規(guī)范要求，裂縫注漿良好。

5 . 裂縫預(yù)防對策

5.1 優(yōu)化混凝土配合比

針對原混凝土配合比中砂率偏大，水泥和水用量大現(xiàn)象，在水泥品牌不變情況下，委托水電四局試驗(yàn)中心向家壩試驗(yàn)室對其進(jìn)行混凝土配合比優(yōu)化試驗(yàn)，在保證混凝土強(qiáng)度及坍落度要求的前提下，增加粉煤灰參量，降低砂率和水泥用量，每立方混凝土水泥和水分別減少23.5%和20%左右。混凝土配合比優(yōu)化前后對比見表2。通過對三級配的C25混凝土配合比優(yōu)化前后的內(nèi)部和表面溫度對比（見圖1），表面溫度相近，但優(yōu)化后的內(nèi)部溫度在前期明顯低于優(yōu)化前4～7℃，后期兩者逐漸接近，表明混凝土配合比優(yōu)化效果明顯。

表2 混凝土配合比優(yōu)化前后對比表

5.2 采用低熱水泥

通過對工程周邊水泥生產(chǎn)廠家取樣檢測，普通水泥的早期強(qiáng)度比較高，適用于結(jié)構(gòu)小的建筑行業(yè)。對于水利樞紐這種大體積混凝土而言，盡可能選用水化熱低、凝結(jié)時間長的水泥，優(yōu)先采用低熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等，本工程二期大體積混凝土采用低熱硅酸鹽水泥。

5.3 制定完善的養(yǎng)護(hù)措施[4]

養(yǎng)護(hù)措施：①澆筑后2h采用塑料膜對表面進(jìn)行覆蓋；如遇寒潮等天氣，需提前在塑料膜上加蓋草墊保溫；②混凝土施工區(qū)搭設(shè)噴霧機(jī)降低周邊溫度，混凝土表面鋪設(shè)麻袋片，進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)；③搭設(shè)骨料倉遮陽棚，采用冷卻水噴霧機(jī)噴淋冷卻降低混凝土骨料溫度；④在高溫季節(jié)混凝土澆筑盡量安排在晚間（晚6點(diǎn)至早8點(diǎn)）施工，控制混凝土入倉溫度不高于設(shè)計要求的22℃。

5.4 混凝土內(nèi)埋設(shè)冷卻水管

為了降低混凝土在水硬化過程中熱量集聚后形成的溫度場應(yīng)力集中現(xiàn)象，采用冷卻水管進(jìn)行初期冷卻，有效控制混凝土內(nèi)部與表面溫度差。通水時間由計算確定，一般15d～20d?；炷翜囟扰c水溫之差，不宜超過25℃，管中水的流速以0.6m/s為宜，水流方向應(yīng)每24h調(diào)換1次，每天降溫不宜超過1℃[5]。

6 .結(jié)語

（1）水泥早期強(qiáng)度高、混凝土配合比砂率偏大、養(yǎng)護(hù)工作不到位及澆筑后外界溫差變化大等因素是泄水閘底板產(chǎn)生裂縫的主要原因。

（2）對泄水閘底板裂縫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，通過超聲波檢測和壓水試驗(yàn)檢查，聲學(xué)參數(shù)無明顯差異，透水率滿足規(guī)范要求，裂縫注漿良好。

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1007-6344（2017）08-0334-01

苗維，男1980.12，畢業(yè)于西南交通大學(xué)，專業(yè)土木工程，本科，工作單位為重慶航運(yùn)建設(shè)發(fā)展有限公司，工程師，從事水運(yùn)工程施工管理工作。郵編401121