重庆鱼栏咀水库溢洪道导墙混凝土裂缝成因与预防措施.pdf

2 0 1 1 年第 6期 ( 第 3 9卷) 黑龙江水利科技 He i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v anc y No 6 2 011 ( T o t a l N o 3 9 ) 文章编号： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 1 ) 0 6一 o 0 4 3- 0 3 重庆鱼栏咀水库溢洪道导墙混凝土裂缝成因与预防措施 魏玲 ( 中国水利水电第五工程局有限公司， 成都 6 1 0 2 2 5 ) 摘 要 ： 对鱼栏咀水库溢洪道左导墙混凝土初期施工时所产生的裂缝成因进行分析， 提出了防止混凝土产生裂缝的预防措施， 在后 续施工中取得 了较好 效果。 关键词 ： 大体积混凝土； 裂缝 ； 成因； 内部温度过高 ； 处理； 预防 中图分类号： T v 6 5 1 1 文献标识码： B l 工程概 述 鱼栏咀水库位于重庆市綦江县通惠河上游的三角镇古 柏村， 坝址距三角镇5 k m， 距綦江县城1 6 k m。工程开发任务 以农 田灌溉为主， 兼有农村人畜饮水、 场镇供水和城镇供水 等综合利用任务。鱼栏咀水利工程属 等中型工程 ， 挡水坝 为钢筋混凝土面板堆石坝， 最大坝高6 9 6 m， 水库正常蓄水 库容2 3 8 7万 m ， 水库枢纽工程包括拦河坝、 溢洪道、 取水塔 和取水遂洞， 主要建筑物拦河坝、 溢洪道等级为 3级。 溢洪道为开敞式 ， 布置于右坝头， 中心线与坝轴线夹角 5 8 4 2 0 。 ， 由进水渠、 闸室、 泄槽和下游消能设施 4个部分组 成。溢洪道进口平面见图 1 ， 断面结构见图2 ， 进水渠两边为 重力式混凝土导墙， 左导墙共 5段 ， 右导墙共 6段， 每段导墙 长1 5 m， 属少筋大体积混凝土， 设计混凝土强度等级为 C 2 5 。 图 1 溢 洪道进 口平面布置图 2 溢洪道导墙混凝土原材料及施工配合比 2 1 混凝土原材料 水泥： 采用重庆科华建材有限公司生产的 0 4 2 5水 泥 。 粉煤灰 ： 采用重庆华能珞璜电厂生产的级粉煤灰。 V 3 5 5 5 0 V 3 4 9 7 0 V ：3 3 8 5 0 1 ：! L ! j ： ! 3 5 5 5 0 3 4 3 0 0 V 3 5 3 5 0 图2 溢洪道进口横断面图 细骨料 ： 采用灰岩轧制的人工砂 ， 细度模数为 2 5 2 9 。 粗骨料 ： 采用灰岩轧制的人工碎石 ， 二级配。 外加剂 ： 采用江西新余市仙女湖建材有限公司生产的 J H 一 1型抗裂减水剂和 D H一 9型引气剂。 所有混凝土原材料均经检验合格后方用于配合 比试验 及混凝土浇筑 。 2 2 混凝土施工配合比 经过试验室进行配合比试验， 确定溢洪道导墙 C 2 5混凝 土施工配合比见表 1 。 表 1 溢洪道导墙混凝土施工 配合比表 k g m 。 注 ： 粗骨料 中小 石： 中石 = 4 ： 6 ( 重量 比) ， 混凝土塌落度为 5 7 c m。 3 混凝土裂缝情况及成 因分析 3 1 施工情况 收稿日期 2 0 1 1 0 61 6 作者简介 魏玲( 1 9 7 7一) ， 女， 四川仁寿人， 工程师， 主要从事水电施工技术工作。 - 4 3 2 0 1 1 年第 6期 ( 第 3 9卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 6 2 011 ( T o t a l N o 3 9 ) 溢洪道导墙混凝土于 2 0 0 7 0 2开始浇筑 ， 先浇筑左导 墙。采用混凝土拌和站搅拌混凝土料， 拌和站可拌骨料最大 粒径为6 o m m， 每盘拌制I m。 ， 自卸汽车运输混凝土至现场， 自升式塔式起重机吊运入仓， 导墙混凝土每层浇筑厚度 I 5 2 ， 0 m。混凝土表面养护采用麻袋覆盖， 人工连续洒水保 持混凝土表面湿润 。 其中第 2层、 第 3层的浇筑时间为 2 0 0 7 0 31 1 2 O 昕 一 o 4 2 5 ， 当时的环境温度 1 1 3 3 o C。 3 2 混凝土裂缝情况 溢洪道左导墙桩号为 ( 溢 ) 00 0 0 0 0 0 m一( 溢) 0 0 7 5 0 0 0 m， 在浇筑过程 中发现( 溢) 00 1 5 m一( 溢 ) 0 0 3 0 n l 段第 3层混凝土表面有 3条裂缝 ( 开仓浇筑时间为 2 0 0 7 0 41 9 ， 最高气温 3 3 C) ， ( 溢) 0045 m一( 溢 ) 0 0 6 0 m段第 2层混凝土有 2条裂缝( 开仓浇筑时间为 2 0 0 7 0 3 2 7 ， 最高气温 3 l o C) ， 共计 5条裂缝， 呈不规则分布 ， 左导 墙混凝 土裂缝情况见表 2 ， 裂缝分布见 图 3 。 表 2 溢洪道左导墙混凝土裂缝情况表 图 3 左导墙混凝 土裂缝平面示意 图 3 3 混凝土裂缝成因分析 经过分析， 认为该裂缝是 由于混凝土在硬化过程中， 内 部温度过高， 从而使混凝土内部温度梯度过大， 在混凝土冷 缩过程中内外混凝土收缩不能同步而产生一个 自身拉应力 ， 受到底层已浇筑混凝土的约束而产生约束拉应力 ， 当拉应力 大于混凝土的抗拉强度时就产生了裂缝。 而造成混凝土内部温度过高的原因主要有 ： 1 ) 气温： 产生裂缝的两个仓在浇筑时白天气温均较高 ， 最高气温达到了3 3 C， 混凝土拌和物最高浇筑温度达到 了 2 8 C， 从而导致混凝土初始温度就偏高。 一 4 4 2 ) 水泥水化热 ： 由于水泥在与水产生化学反应过程中产 生大量热量 ， 使混凝土内部温度过高。 3 ) 混凝土体积大： 由于混凝土体积大 ， 内部热量不容易 散发出来而致使混凝土内部温度过高。 4 ) 混凝土浇筑施工分层与时间间隔： 施工分层越厚越不 易散热， 上、 下层时间间隔越短越不易散热。 4 左导墙混凝土裂缝处理 为保证混凝土的整体性和安全性， 经参建各方开会研究 决定对这 5条裂缝全部进行化学灌浆处理。裂缝化学灌浆 处理于 2 0 0 7 0 51 2开始施工， 2 0 0 7 52 o结束， 历时9 d 。 经处理后这两仓混凝土单元工程经有关方进行检查验收后， 质量等级均评定为合格。裂缝化学灌浆处理施工程序及施 工方法如下 ： 4 1 清理缝面 除去裂缝表面覆盖物， 用压力水将表面冲洗干净。 4 2 凿“ V” 型槽 由人工沿裂缝凿出宽、 深均为1 5 c m的“ V” 型槽， 槽底保 持贯穿裂缝。 4 3 钻孔 钻孔分两类： “ V ” 型槽底部骑缝孔， 作为排气孔， 采用手 风钻沿 “ V”型槽底部造 孔， 孔 径4 0 ra i n ， 孔 深3 0 e m， 孔 距 4 5 c m， 并保持孔 口和孔底均贯穿裂缝。“ V” 型槽两侧侧孔， 作为灌浆孔， 沿裂缝两侧5 0 c m距 离， 布置两排侧孔， 孔距 2 m， 两排侧孔呈梅花型布置， 孔径4 o n l l l l ， 侧孔与混凝土表面 夹角为 6 7 。 一 7 l 。 ， 向混凝土裂缝面钻进 ， 孔深为穿过裂缝面 2 5 c m 左右 。 4 4 埋紫铜管及封堵 在钻孔中均埋入孔径8 m m的紫铜管， 紫铜管距孔底约 1 0 c m， 孔 口外露2 0 e m， 在孔内紫铜管周围填入细碎石。在 “ V ” 型槽面及 tl ? L 周边先涂刷环氧基液 ， 再用环氧砂浆进行 封堵。 4 5 灌浆 对紫铜管进行压气检查合格后， 即进行化学灌浆， 灌浆 压力控制在0 2 0 4 MP a 。化学灌浆顺序是先灌裂缝两侧 侧孔， 最后灌裂缝骑缝孔。 灌裂缝两侧侧孔从裂缝同一侧一端 向另一端进行， 当灌 浆至下一孔出浆时， 在0 4 M P a 压力下持续稳压5 m i n 结束该 孔， 进行下一孔灌浆。灌裂缝两侧侧孔时若骑缝孔出浆时， 即对骑缝孔进行封孔 ， 若不出浆则按灌裂缝两侧侧孔的方法 和顺序进行灌浆。本次灌浆采用的灌浆材料是杭州国电水 能 J il f T r J _ ， 4 一一g 善 辅 芎 一 虱 、 10辑 i 一 一 、 魏玲： 重庆鱼栏咀水库溢洪道导墙混凝土裂缝成因与预防措施 第 6期 利电力工程有限公司大坝安全工程公司生产的“ 电光牌” HK K G一1 0快固化低黏度化学灌浆材料。 4 6 压浆检查 灌浆结束2 d 后， 按裂缝两侧侧孔总数的 1 0 布置检查 孔( 斜孔) ， 进行压浆检查 ， 灌浆压力0 2一 O 4 MP a ， 灌浆材料 和钻孑 L 埋管方法均与灌裂缝两侧侧孔相同， 压浆检查标准为 在0 4 MP a 压力下持续稳压1 5 m i n 不再吸浆为合格。 5 防止导墙混凝土裂缝的措施及效果 针对上述裂缝产生的原因， 在溢洪道导墙后续施工中采 取 了以下措施 ： 5 1 调整混凝土设计强度等级 经设计方计算同意后， 将溢洪道导墙混凝土设计强度等 级由C 2 5调整到 C 2 0 ， 从而降低了混凝土水泥用量 ， 减少了混 凝土水化热 。 5 2 优化混凝土施工配合 比 经过试验室的大量试验， 最后优选出了 C 2 0的施工配合 比， 见表 3 。表 3中每方混凝 土水泥用量 比表 1中减少 了 4 9 k g ， 减幅为 1 9 1 。 表 3 溢 洪道 导墙 混凝土施工配合 比表 ( C 2 0 ) k g m 注： 粗骨料中小石 ： 中石 = 4 ： 6 ( 重量 比) ， 混凝土塌落厦 为 5 7 c m。 5 3 在混凝土 中埋入块石 经设计同意后， 在混凝土浇筑时埋入块石 ， 块石为新鲜 干净且坚固的灰岩， 粒径 2 0 4 0 c n l 。埋人块石与混凝土的 体积比为0 2 ： 0 8 ， 从而降低了混凝土的总发热量， 埋石混凝 土水泥用量为1 6 6 k g m。 ， 比表 1中减少 y9 o k g m。 ， 减幅为 3 5 2 。 5 4 避免高温天气施工 根据天气预报， 最高气温在 3 2 以上的天气即不安排混 凝 土施 工。 5 5 混凝土施工分层与层间间隔时间控制 混凝土浇筑施工分层控制在每层1 5 m厚； 因裂缝大多 数在收仓后 5 7 d 出现 ， 因此每层收仓散热养护7 d 后， 经检 查无裂缝才能浇筑下一层 。 由于采用了以上防止混凝土裂缝的措施， 在后来 的溢洪 道导墙施工中， 起到了较好的预防效果。如今混凝土导墙已 全部浇筑完毕， 再未发现一条类似的裂缝。 6 大体积混凝土裂缝的预防措施 通过对溢洪道导墙混凝土防止裂缝的经验 ， 查阅了一些 相关资料， 笔者总结后认为防止大体积混凝土裂缝产生的关 键还是要以预防为主， 具体归纳起来预防措施主要有以下 7 点 ： 1 ) 在设计阶段， 在保证结构质量和安全的前提下， 尽可 能采用低标号的混凝土， 也可考虑在混凝土 中埋人部份块 石 。 2 ) 在施工组织安排上， 尽量避免在高温季节施工， 并选 择合理的施工分层厚度和层间间隔时间。层间间隔时间必 须保证 ， 从而保证散热充分。 3 ) 混凝土所用原材料， 水泥尽量采用低热微膨胀水泥， 技术指标要符合相应标准的要求。在拌和条件允许时粗骨 料尽量选用大粒径级配。所有混凝土原材料要检验合格后 才能使用， 对预防混凝土裂缝的产生有很重要作用。 4 ) 混凝土配合 比设计时， 尽量掺用粉煤灰、 掺用高效减 水剂和引气剂， 可减少混凝土水泥用量， 降低水化热。另外 还可以提高混凝土和易性 ， 降低混凝土经济成本。 5 ) 混凝土拌和时要严格按施工配合比配料， 特别要严格 控制水灰比。混凝土纯拌和时间必须达到规定时间。 6 ) 混凝土浇筑时要保证浇筑 的连续性、 均匀性 ， 必须振 捣密实。 7 ) 混凝土的养护也须高度重视， 混凝土表面持续 的保 温、 保湿对防止裂缝至关重要。 7结语 由于水电工程的特点， 水工建筑物有很多大体积混凝 土， 而在大体积混凝土施工时， 常会产生一些裂缝。如果从 设计、 施工、 养护等阶段对防止裂缝均高度重视 ， 做到精心设 计 、 精心施工、 加强养护， 大体积混凝土裂缝是可以防止的。 参考文献 ： 1 叶一中 浅谈混凝土裂缝成因及预防措施 J 中国建设信 息 ， 2 0 0 8 ( 1 4 ) ： 4 8 4 9 2 王贵明 混凝土裂缝的成因及其预防措施 J 建材技术及应 用 ， 2 0 0 4 ( 3 ) ： 6 1 6 2 一 4 5