混凝土裂縫控制技術(shù)在水利樞紐洞室襯砌工程中的應(yīng)用

簡(jiǎn) 介：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)、地基凍脹等原因引起。

關(guān)鍵字：混凝土裂縫洞室襯砌

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)、地基凍脹等原因引起。

水利樞紐南岸引水口工程洞室襯砌工程混凝土的設(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17～18oC。為控制裂縫的產(chǎn)生，施工中采取了以下措施。

一、控制干縮裂縫

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)力超過混凝土材料抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生了干縮裂縫。

干縮裂縫的控制方法有：

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?；炷聊途眯猿霭l(fā)，應(yīng)降低混凝土單位用水量。

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。

3.降低混凝土周圍約束：若混凝土周圍約束過大，內(nèi)部拉應(yīng)力無法釋放，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。

4.添加膨脹劑：適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。

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。

二、控制混凝土因自身質(zhì)量欠缺而形成的裂縫

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達(dá)到既減水又不使混凝土坍落度損失過大的目的，以及添加超細(xì)活性摻和料來達(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。

綜合上述兩點(diǎn)，我們采用表1所示的混凝土配合比。

按表1配比，砂率38%、水灰比0.50、坍落度160～200mm、木鈣摻量0.25%、粉煤灰摻量15%。

因混凝土中摻加粉煤灰技術(shù)在省水利行業(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1～1.2oC，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5.5～6.5oC，從一定程度上控制了裂縫的產(chǎn)生。

三、控制水化熱開裂

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37oC，露天存放的石子表面溫度可達(dá)50oC，砼出機(jī)口溫度在30oC左右，混凝土水化后內(nèi)部溫度更高。為控制混凝土水化開裂，施工中采用了以下措施：

1.骨料降溫

骨料的溫度控制主要通過搭蓋涼棚和灑水降溫來進(jìn)行。搭蓋涼棚可避免太陽光直射，減少骨料吸熱，澆筑前2～3h再用水對(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24oC，細(xì)骨料內(nèi)部溫度約為26oC，降溫效果比較明顯。

2.加冰降溫

在混凝土澆筑前購(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)口溫度來確定加冰量。實(shí)際工作中，出機(jī)口的控制溫度為18oC，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降低水溫。用此方法，通常能夠把拌和用水的溫度降至3～7oC左右。

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