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(zhì)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(chǎn)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(jīng)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(wěn)定運行創(chuàng)造有利的條件。

1 流道常見裂縫產(chǎn)生的原因分析

對于泵站的進水流道來講，良好的抗?jié)B性是其保證其質(zhì)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?jié)B性的要求較高。出現(xiàn)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(zhì)量不合格以及施工工藝不規(guī)范等原因造成的。但是根據(jù)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(xiàn)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(chǎn)生大量的熱量，這就會造成混凝土內(nèi)部的溫度升高，當混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度的溫差過大時，就會出現(xiàn)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(nèi)外的約束力的時候，就會出現(xiàn)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(nèi)部中心溫度越高，熱膨脹越大，就會在其中心產(chǎn)生較大的拉應力。

1.2 內(nèi)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(fā)生變化時，受到下部地基的限制，就會產(chǎn)生外部約束應力?；炷猎谠缙谏郎貢r，產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生垂直裂縫。

1.3 氣溫變化的影響

混凝土內(nèi)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(nèi)部的溫度梯度，從而產(chǎn)生溫差和溫度應力，使混凝土產(chǎn)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(fā)水分，就會出現(xiàn)干燥收縮的現(xiàn)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(chǎn)生拉應力，從而出現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)生影響，所以在經(jīng)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(wěn)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(chǎn)生巨大的變化，并且在相關的參數(shù)方面有很大的改變，在對這些數(shù)據(jù)分析之后，加強帶具有非常強的可行性。施工的過程中，適當?shù)奶岣呋炷恋臉颂?，并且在其中加入微膨脹劑，會取得良好的效果?/p>

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(jù)行洪期的水壓力，來適當?shù)脑黾訙囟蠕摻?，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(fā)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(zhì)量的基礎，根據(jù)每道工序的特點以及工程的現(xiàn)場狀況，制定合理的施工順序。并且要做好現(xiàn)場的質(zhì)量監(jiān)理工作，提高質(zhì)量監(jiān)督力度，協(xié)調(diào)各個工序間的關系，在保證工程進度的基礎上，提高施工質(zhì)量。

2.4 優(yōu)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(yōu)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(nèi)。

2.5 嚴格控制骨料質(zhì)量

嚴格控制粗、細骨料的質(zhì)量，采用細度模數(shù)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(yǎng)護

混凝土養(yǎng)護是澆筑完成后的關鍵程序，對于混凝土的質(zhì)量有重要的影響，所以要嚴格重視養(yǎng)護工作。對于大體積混凝土養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)護對于混凝土的澆筑質(zhì)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(yǎng)護，是保證施工質(zhì)量的重要基礎。

3 結束語

泵站進水流道的施工質(zhì)量對于工程的正常運轉(zhuǎn)具有重要的作用，在大體積混凝土施工中，出現(xiàn)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(zhì)量，控制大體積混凝土裂縫的出現(xiàn)，要嚴格控制混凝土原料的質(zhì)量，加強對施工工藝的管理，制定嚴格的質(zhì)量管理制度，提高質(zhì)量監(jiān)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(chuàng)造有利的環(huán)境。

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