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橡胶坝大体积混凝土裂缝的预防与处理

作者: 发布时间:2020-02-04 12:09:55 阅读: 45 次

摘要大体积混凝土的最主要特点,是以大区段为单位进行施工,施工体积厚大,由此带来的问题是水泥水化作用所放出的热量使混凝土内部温度逐渐升高,由此产生的热量又不易导出,造成较大的内外温差,加之混凝土早期的抗拉强度底,弹性模量小,致使混凝土开裂,影响工程质量。正是上述原因,工程上一直对大体积混凝土出现裂缝的问题比较重视,而混凝土出现裂缝又是很难避免的,这使防治裂缝耗费了大量的人力财力。因此加强大体积混凝土温度控制是大体积混凝土施工的重中之重。

 

关键词: 大体积 温度  裂缝

 

 

前言

水工混凝土为满足抗冲耐磨、防冻、抗渗的要求,一般混凝土采用Po水泥、设计标号高、水泥用量大,在混凝土浇筑形成后,结构混凝土由于受到内外温差所引起的温度应力影响,产生不均匀收缩而出现裂缝,特别是大体积混凝土。大体积混凝土的最主要特点,是以大区段为单位进行施工,施工体积厚大,由此带来的问题是水泥水化作用所放出的热量使混凝土内部温度逐渐升高,由此产生的热量又不易导出,造成较大的内外温差,加之混凝土早期的抗拉强度底,弹性模量小,致使混凝土开裂,影响工程质量。首先混凝土表面裂缝的存在会影响构件美观;其次表面裂缝对混凝土的耐久性也产生一定的影响,由于裂缝直接嵌入结构体,所以将减小混凝土保护层厚度,给钢筋锈蚀留下隐患;另外施工时要对裂缝进行二次处理,费工费料。正是上述原因,工程上一直对大体积混凝土出现裂缝的问题比较重视,而混凝土出现裂缝又是很难避免的,这使防治裂缝耗费了大量的人力财力。本人参加临沂市沂河上某橡胶坝工程就出现了裂缝现象,在施工过程中我们通过不断的监测、研究、分析、试验取得了一些经验,在此与同行们共同探讨。

一、工程概况:

本工程位于临沂市沂河上游,总长315.6米,坝底高程85米,共分4节,单坝净长78米。坝底板单块长15.75米,宽17.0米,厚0.8米,上游侧设有一道齿槽,下游侧设有两道齿槽,齿槽深度0.8米,两齿槽之间相距1.8米;前铺盖单块长15.84米,宽15米,厚0.4米;消力池单块长17.0米,宽13.0米,厚0.8米;陡坡段单块长15.84米,宽7米,厚0.8米。

所用混凝土工程均采用商品混凝土,配合比

材料名称

水泥

粉煤灰

石   子

外加剂

品种

P•O 42.5

/

河砂

碎石



重量配合比

1.00

0.33

1.78

2.66

0.02

0.46

材料用量(kg/m3)

300

100

710

1062

8.00

185

混凝土浇筑采用混凝土运输车运输,泵送入模。基础处理采用c15埋石混凝土,不用处理的均为岩石基础;施工时间为218日至330日。更低温3℃,更高温度20℃,正处于春季,气候干燥,风速较高,更高达到4级。

   二、裂缝现象及原因分析

2.1裂缝情况

裂缝主要分布在2#3#坝段的前铺盖、底板、陡坡段,其他部位没有发现。通过现场测量,裂缝宽度0.080.35mm,深度130cm,方向主要为垂直于坝轴线,主要分布在铺盖下游侧、底板的下游侧,陡坡段的上游侧,位于结构的中心位置,裂缝上宽下窄,出现时间在浇筑完成后810天,且所有裂缝均未贯通整个结构。

2.2原因分析

水工混凝土裂缝产生的主要因素:一是外荷载,二是结构次应力,三是变形变化引起的。水工混凝土施工过程中产生裂缝的原因主要是变形变化引起的,主要包括温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素。通过现场观察及测试,此次工程底板出现裂缝主要有以下几个方面:

1)结构断面最小尺寸在800mm以上,同时水化热引起的混凝土内更高温度与环境气温之差预计超过25°c的混凝土构件,称之为大体积混凝土。本工程结构尺寸达到了大体积混凝土的要求;混凝土内外温差根据现场测量也符合大体积混凝土的要求。特别是底板下游侧,设计上采用两道齿槽,齿槽底口宽分别为1米和0.6米,上口宽分别为2.2米和1.2米,且相距较近,当于整体厚度为1.6米的板块。而设计上未按大体积混凝土提供技术支持,在现场控制中未按照大体积施工。

2)施工又处于初春,气温较低时期,内外温差更高达到28℃。春季风力较大且较多,混凝土表面温度散失较快,造成表面裂缝产生,与温度作用结合导致裂缝进一步扩大。

3)通过配合比可知本工程混凝土采用商品混凝土,为满足抗冻防渗的要求水泥采用Po42.5,水化热较高。同时为满足泵送的要求,塌落度控制在180左右,因此水灰比较大,混凝土在凝结阶段收缩比较大容易产生裂缝。

4)施工工艺方面由于采用的是商品混凝土浇筑速度快,水化热散失慢。在养护期间只采用了毡毯覆盖,造成表面温度、水分丢失较快,造成内外温度差较大成为造成裂缝的原因之一。

三、裂缝的处理及预防措施

3.1裂缝处理:

本工程裂缝深度较浅,宽度较窄,因此裂缝处理选用无损贴嘴法,这是目前处理裂缝更先进的方法,具有工艺简单、无钻孔、无孔容耗浆、易找准裂缝、对混凝土无损伤、成本低等,无损贴嘴法处理裂缝的难点是渗水缝的贴嘴,采用LGT005封缝膏进行渗水缝的贴嘴能更大承受1.3MPa的压力,为贴嘴法处理渗水裂缝提供了条件。灌浆材料采用高渗透改性环氧浆材在裂缝处理过程中采用丙酮改性系列对封堵材料进行调节。   

3.2预防措施

(1)原材料的选择:

3.1 大体积混凝土对原材料的要求
A.水泥

大体积混凝土施工宜采用低热水泥,水泥的水化热是其矿物成分与细度的函数,要降低水泥的水化热,主要是选择适宜的矿物成分和调整水泥粉末细度措施。为此该工程选用金龙水泥厂生产的P042.5水泥,4天水化热314KJ/Kg。

B.骨料

应选用级配良好的骨料,粗骨料粒径在5~40mm,细骨料以中粗砂为宜,并应严格控制砂、石的含泥量,使其不超过3%和1%。
  C.活性混合材料
   本工程掺入一定量粉煤灰活性材料,“分解”水化热,同时改善混凝土和易性。掺入粉煤灰可保证设计强度不变的情况下,延长混凝土凝结时间,避免施工缝出现。掺入粉煤灰可降低混凝土徐变、干缩性和热膨胀系数,提高抗泌水性和离析,混凝土抗渗性显著增加。

D.外加剂

大体积混凝土施工所用外加剂与普通混凝土有所不同,应具备下列特点:1)缓凝作用:外加剂的缓凝作用可使水泥水化放热速率减慢,有利于热量消散,使混凝土内部温升降低。2)高效减水作用:高效减水作用能大幅度减少混凝土拌和用水量,在W/C保持基本不变的情况下,可大幅度减少混凝土的水泥用量,亦即降低产生水化热的内因。本工程使用减水剂BD-1具有减水和缓凝双重作用,延长混凝土凝结时间,保证混凝土整体性浇筑,同时加长混凝土内部散热过程,避免温度裂缝。

3.2施工工艺

尽量降低入仓温度,分层浇筑,大致3040cm一层。浇筑完成后10h内进行一次抹面,初凝前再进行一次抹压。养护采用先覆盖一次塑料薄膜,起到保湿作用;然后覆盖一层毛毡作保温,再覆盖一层塑料薄膜,起到防风作用。再覆盖一层毛毡加强保温。特别注意模板的保温,在浇筑前在模板周围堆积柴草及毡毯进行防风保温。

 四、经验与建议

通过上述的办法,发生裂缝的底板全部修复完成,经钻心取样检测质量符合规范要求,满足设计要求。采用新的施工方案后,新浇筑的底板未发现裂缝,内外温差不超过20℃。

建议对拿到图纸要作详细的阅读,特别是齿槽这样的部位,与设计部门共同审查是否符合大体积混凝土的要求,如果符合必须按照大体积混凝土进行施工,采取相应的温度控制措施。