微膨胀混凝土后浇带防裂技术在水工结构中的应用.pdf

广西水利水电 GU A NG X I WA T E R R E S O U R C E SH Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 2 ( 6 ) 施工技术 微膨胀混凝土后浇带防裂技术在水工结构中的应用 吴亚妮 ， 王荣晶 ( 广西电力工业勘察设计研究院， 广西南宁5 3 0 0 2 3 ) 【 摘要】 微膨胀混凝土后浇带防裂技术是一种防止混凝土结构出现裂缝的有效手段， 在工民建领域已经被广泛应用， 这种防裂技术同样适用于水工结构中， 一般与其他防裂技术一起构成水工混凝土结构综合防裂措施。结合某水工混 凝土结构防裂设计与施工的实例， 介绍了微膨胀混凝土后浇带防裂技术的应用方法。 【 关键词】 微膨胀混凝土； 后浇带 ； 防裂； 水工结构 I 图分类号】 T V 3 1 4 文献识别码 B 【 文章编号】 1 0 0 3 1 5 1 0 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 2 9 0 4 1 微膨胀混凝土后浇带防裂技术简述 1 1 后浇带的原理和作用 后浇带是在工程施工中为防止现浇钢筋混凝 土结构由于温度、 收缩不均可能产生的有害裂缝 ， 按照设计或施工规范要求 ， 在结构基础底板 、 墙 、 梁 相应位置留设临时施工缝 ， 将结构暂时划分为若干 部分 ， 经过构件内部收缩， 在若干时间后再浇捣该 施工缝混凝土， 将结构连成整体的一种施工工艺 技术。 施工后浇带分为后浇沉降带 、 后浇收缩带和后 浇温度带 ， 分别用于解决结构差异沉降、 钢筋混凝 土收缩变形、 温度应力等问题。 1 2 微膨胀混凝土简述 微膨胀混凝土是在混凝土中添加了引起膨胀 的外加剂， 依靠它本身的化学反应或与水泥其它成 分反应 ， 在水化期产生一定的限制膨胀， 以补偿混 凝土的收缩 ， 目的是减少混凝土干缩裂缝， 提高抗 裂性和抗渗性 。其适用范围主要为屋面防水 、 地下 防水、 基础后浇带( 宽缝) 及洞塞回填等。 1 3 微膨胀混凝土后浇带防裂技术 目 前 ， 在一些高层建筑、 工程基础底板、 以及一 些大体积混凝土结构中常设置后浇带将结构暂时 划分为若干部分， 经过构件内部收缩 ， 在若干时间 后再浇捣该施工缝微膨胀混凝土， 再将结构连成整 体， 以解决结构差异沉降、 钢筋混凝土收缩变形和 温度应力等引起的裂缝问题。 2 微 膨胀 混凝 土后 浇带防裂技 术在 某水工结构 中的应 用 2 1 水工混凝土结构的防裂特点 水工混凝土结构的一个显著特点是防渗防裂 性能要求高， 而水工混凝土结构一般为大体积混凝 土， 因此控制混凝土温升和防止温度应力裂缝成为 施工成败的关键。 微膨胀混凝土后浇带防裂技术是一种防止混 凝土结构出现施工温度裂缝的有效手段， 在工民建 领域 已经被广泛应用 ， 这种防裂技术同样适用于水 工结构中， 一般与其他防裂技术一起构成水工混凝 土结构综合防裂措施。 2 2 应用背景 2 2 1 工程概况 某地涵工程混凝土总工程量约 1 4 万m ， 其中地 涵涵身约7 2 万 11 13 ； 钢筋制安总工程量约 1 2 0 0 0 t ， 其中地涵涵身约 8 1 0 0 t 。地涵采用上槽下洞的立 体结构形式。涵身为钢筋混凝土箱涵结构， 是典型 的大型地下涵洞式建筑物。初步设计涵洞近期为 l 5 孔， 单孔尺寸为7 5 m 8 0 m( 宽 高) ， 底板顶高 程为6 0 11 1 ， 洞顶高程为3 5 m， 3 孔一联 ， 单联宽度 2 4 4 m 。涵洞顺水流方向总长 1 0 1 3 5 m， 共分3 段， 分别为上涵首段 ， 涵洞段和下涵首段。 2 2 2 混凝土施工的特点 ( 1 ) 温控防裂难度大。因本水工结构工程复杂 且具有薄壁结构的特点， 所以混凝土温控防裂是该 【 收稿日期1 2 0 1 2 - 1 l - 0 8 【 作者简介】 吴亚妮( 1 9 7 7 一 ) ， 女， 陕西宝鸡人， 广西电力工业勘测设计研究院工程师， 学士， 主要从事水利水电工程建筑技术、 经营和管理 方面的研究。 2 9 吴亚妮 ， 王荣晶： 微膨胀混凝土后浇带防裂技术在水工结构中的应用 工程混凝 土施工的主要难题之一 。因此 ， 确保立交 地涵无裂缝 ， 或无有害裂缝将成为施工过程中面临 的重要任务。 ( 2 ) 工期 紧 、 施 工强度高 。地涵混凝土施工实 际有效施工期约 6 i , - 月。6 个月 内将完成混凝土浇 筑约 1 0 万 m ， 混凝土浇筑月强 度 将 达 到 1 8万 m 月 。工期非常紧 、 施工强度高。 2 2 -3 设置微膨胀混凝土后浇带防裂 ( 1 ) “ 设置后浇带防裂” 措施 的确立 。地涵混凝 土防裂是本工程的重点和难点 ， 而造成混凝土裂缝 的因素很多， 有些机理 目前也许还没有充分认识。 因此 ， 该 工 程 对 混凝 土 防裂 采取 了综 合 治理 的 措 施 。 根据工程的特点 ， 确定在地涵涵墩及挡水墙中 部设 置后 浇带 以减少结构物长度从而减少温度收 缩 ， 最终把“ 设置后浇带防裂” 作为本工程重要的防 裂措施与其它防裂措施共同承担防裂任务。 ( 2 ) 后 浇带结构设置 。上 涵首涵墩长度为 2 3 m， 后浇带设在涵墩中部闸门槽部位 ， 后浇带将上涵 首涵 墩分 隔成 两部 分 。上 涵首 边墩后 浇 带宽 为 5 4 5 0 m m， 中墩后浇带宽7 2 5 l m m ； 后浇带底高程 E L 一 6 0 m， 顶高程E L 1 5 m， 高度为 7 5 m。 下涵首涵墩长度为2 3 m， 后浇带设在涵墩中部 闸门槽部位， 后浇带将上涵首涵墩分隔成两部分。 下 涵 首边 墩 后 浇 带 宽 1 9 1 0 m m， 中墩 后 浇 带 宽 3 7 l 1 m m； 后浇带底高程 E L 一 6 0 m， 顶高程 E L 1 5 m，高度为7 5 m。 地涵中块涵墩总长度为 3 1 2 7 2 m。共设两道后 浇带 ， 将涵墩顺水流方向分成 3 段 ， 每段长度约9 5 m 。后浇带宽均为 1 5 0 0 m m， 底高程E L 一 5 0 m， 顶高 程 E L 1 5 mm， 高度为 6 5 m。 上下 涵首挡水墙 宽 2 5 m， 中部设置一 道后 浇 带。后浇带宽均为1 5 0 0 m m， 底高程E L 4 0 m， 顶高 程 E L I 2 5 m， 高度为 8 5 m。 地涵 中块后浇带结构布置见 图 l ， 上下涵首及 上下涵首挡水墙后浇带的结构布置形式与中块基 本相同。 ( 3 ) 后浇带回填。先浇块浇筑时， 后浇带钢筋 断开 ， 或暂不安装。当先浇块浇筑后， 拆除后浇带 堵头模板 ， 混凝土表面按施工缝做毛面处理。安装 后浇带钢筋 ， 钢筋安装采用绑条焊 ， 焊缝按规范要 求错开。 后浇带 回填混凝 土采用微 膨胀混凝 土 ， 以补 偿 混凝土 的收缩 ， 从而达 到防止混凝 土收缩裂缝 的 目的。 ( 4 ) 后浇带与先浇块的连接。先浇块与后浇带 之间增设插筋连接， 在先浇块与后浇带连接的断面 上布设 2 5 插筋 ， 插筋间排距为6 0 c m， 梅花型布 置。单根插筋长2 0 0 c m， 插入先浇块 1 0 0 c m 。 先浇块与后浇带间设一道平板铜止水 ， 铜止水 宽 3 0 c m。 2 3 微膨胀混凝土配合比设计 2 3 1 技术要求 该工程中的微膨胀混凝土配合比设计是在涵 身主体混凝土配合比的基础上采用“ 外掺法” 掺人 膨胀剂进行配合比设计的。 A - A 剖视 图 g 38 5 1 ) 92 7 2 1 ) 9 61 5 铜止 水 铜 止水 、亘塑堂 后浇带 Z L 垫 亘塑堂 亘塑亘璺 = B 型理图 说明：图中尺寸单位高度以m 计，其余均以m m 计 图 1 地涵中块后 浇带结构布置图 广西水利水 电 G U A N G X I WA T E R R E S O U R C E S&H Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 2 ( 6 ) 涵身主体混凝土设计为 C 2 5 F 5 0 W2 。混凝土拌 和用水泥选用山东沂州 P 0 3 2 5 水泥 ， 粉煤灰采用 江苏连云港 级灰 ， 外加剂采用江苏建材科学院生 产的J M 一 1 1 缓凝高效减水剂。其主要施工配合 比 ( 灰： 砂： 石) 为： 1 ： 1 9 ： 4 4 ， 灰中粉煤灰掺量为2 0 。 2 3 2 膨胀剂 的选用及检测 本工程微膨胀混凝土配合比试验用膨胀剂选 用浙江力顿特种水泥公司生产的U E A Y混凝土膨 胀剂。依据J C 4 7 6 1 9 9 8 混凝土膨胀剂 对本膨胀 剂进行检测 ， 其化学成分和物理性能都满足设计及 规范要求 。 2 3 3 微膨胀混凝土配合比的确定 根据本工程的特点， 依据G B 1 1 9 8 8 混凝土 外加剂应用技术规范 对涵身主体混凝土配合比以 O 、 9 、 1 1 、 1 3 四个不同掺量掺用浙江力顿特 种水泥公司生产的U E A Y膨胀剂。试验采用外掺 法， 主要考核： 按填充用膨胀混凝土配制 ， 考核 其不同龄期竖向自由膨胀率及 3 d 、 2 8 d 抗压强度； 按补偿收缩混凝土配制， 考核其在水中及空气中 的限制膨胀率、 2 8 d 极限拉伸值和抗压强度。 按上述试验安排， 以各种不同配合比和不同膨 胀 剂掺量 对试件进行成 型试验 。对试验成果进行 多方面的比较， 最终确定膨胀剂的掺量为 l l 。其 相应施工配合 比见表 l 。 表1 微膨胀混凝土配合比 2 4 微膨胀混凝土施工 本工程后浇带施工在工期安 排方 面主要有两 种形式： 一种是为了使后浇带浇筑不占用直线工期 而单独填筑 ； 另一种是墩墙后浇带与涵顶板同时浇 筑 。两种形式在施工工艺上完全相同 ， 只是后者在 浇筑完后浇带仓内微膨胀混凝土后， 其上部立即覆 盖涵顶板常态混凝土， 而前者在浇筑完后浇带仓内 微膨胀混凝土后， 要待顶板仓号准备好后再覆盖常 态混凝土 。 后浇带微膨胀混凝土浇筑前， 先将先浇块与后 浇带的结合面凿毛， 并将后浇带仓内杂物清洗干 净 ， 然后铺上一层2 a m左右的微膨胀砂浆以利新老 混凝土结合 ， 最后进行微膨胀混凝土的浇筑。微膨 胀混凝土分层厚度 4 0 a m左右。微膨胀砂浆和微膨 胀混凝土均采用 R O T E C 胎带机实行低坍落度运输 入仓 ， 浇筑完后采用上部覆盖聚氯 乙烯薄膜一层 ， 加盖草袋两层的蓄热养护方法。 本工程微膨胀混凝土施工与其它同类工程相 比具有以下特点 ： ( 1 )U E A Y混凝土膨胀剂采用外掺法 ， 直接将 粉剂和水泥混合均匀使用， 拌和时间比常规拌和延 长 了 l 一 2mi n 。 ( 2 ) 加强了对混凝土的养护， 其养护期均大于 1 4 d 。 ( 3 ) 本工程混凝土模板采用新型竹胶模板 ， 竹 胶模板的导热系数比传统小钢模低的多， 从而减少 了混凝土的内外温差， 达到了蓄热养护的目的。 ( 4 ) 后浇带及其上的涵顶板混凝土浇筑完毕后 采用 了真空 吸水技术 ， 从 而减少 了混凝土 的水灰 比， 提高了混凝土的早期强度 ， 达到了防止混凝土 表面干缩裂缝的效果 。 2 5 应用效果 地涵主体混凝土进行了抽样检查 ， 现场抗压强 度试验共取样2 1 0 组， 平均强度为2 9 8 M P a ， 相应保 证率为9 8 7 。劈拉试验共取样4 组 ， 劈拉强度平 均值 为 2 6 MP a 。对 微膨 胀混凝 土进 行 了抽 样检 查， 其结果如下： 1 4 d 竖向自由膨胀率为0 1 2 ， 2 8 d 竖 向 自由膨胀率为 0 O 8 ； 1 4 d 混凝 土限制膨胀 率为 1 6 3 1 0 ， 2 8 d 混凝土限制膨胀率为一 0 6 7 1 0 一 ； 1 4 d抗压 强 度为 2 0 0 MP a ， 2 8 d抗 压强 度为 3 2 8 M P a ； 2 8 d 极限拉伸值为1 0 1 x l 0 。 从 以上检查结果情况看 ， 混凝土各项性能指标 均满足设计要求。地涵混凝土顺利通过了阶段性 验收 ， 未发现裂缝。如今地涵已通水运行， 也未发 现有任何渗漏现象。 3 结 语 实践证 明该水工结构 工程在墩墙 和挡水墙 中 部设置后浇带并应用微膨胀混凝土补偿收缩技术 作为该工程的主要防裂措施是成功的。微膨胀混 凝土后浇带 防裂技术在该水工结构工程中的成功 应用为我们今后的工作提供了很好的参考， 我们在 3l 吴亚妮 ， 王荣晶： 微膨胀混凝土后浇带防裂技术在水工结构中的应用 今后 的工作中应不断地总结和完善这项技术 ， 以便 在类似工程中更为成功的进行应用。 ( 责 任编辑： 刘征湛) Ao o l i c a t i c o f ：p a l c o n c r e t e a f t e r g r o u t i n g b e l tAO p l i c a t i o n o r ml c r o - e x p a n s l o n c o n c r e t e a l t e r - g r o u t i n g e l t c r a c k c o nt r o l t e c hno l o g y i n hy d r a ul i c s t r uc t u r e WU Y a - n i WA NG Ro n g - j i n g f G u a n g x i E l e c t r i c P o w e r I n d u s t r y I n v e s t i g a t i o n D e s i g n&R e s e a r c h I n s t i t u t e ， N a n n i n g 5 3 0 0 2 3 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：As a n e f f e c t i v e me a s u r e o f p r e v e n t i n g c r a c k s o f c o nc r e t e s t r uc t u r e mi c r o e x p a n s i o n c o n c r e t e a f t e r g r o u t i n g b e l t c r a c k c o n t r o l t e c h n o l o g y h a s b e e n wi d e l y a p p l i e d i n i n d u s t r i a l a n d c i v i l a r c h i t e c t u r e T h i s t e c h n d o g y i s a l s o a p p l i c a b l e f o r h y d r a u l i c s t ruc t u r e ， a n d i s u s u a l l y c o mb i n e d wi t h o t h e r c r a c k c o n t r o l t e c h n o l o g y t o c o n s t i t u t e a c o n。 p o s i t e h y d r a u l i c c o n c r e t e s t r u c t u r e c r a c k c o n t r o l s y s t e m C o mb i n e d wi t h t h e c r a c k c o n t r o l d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n o f o n e h y d r a u l i c c o n c r e t e s t ruc t u r e a n i n t r o d u c t i o n w a s ma d e o n t h e a p p l i c a t i o n me t h o d o f mi c r o e x p a n s i o n c o n c r e t e a f t e r g r o u t i n g b e l t c r a c k c o n t r o l t e c h no l o gy Ke y wo r d s ： Mi c r o - e x p a n s i o n c o n c r e t e ； a f t e r - g r o u t i n g b e l t ； c r a c k c o n t r o l ； h y d r a u l i c s t ruc t u r e ( 上接第 2 8 页) Ma i n d a m t e mp e r a t u r e c o n t r o l d e s i g n f o r V i e t n a m Ku n j i a n g 2 - 1 Hy d r o p o we r S t a t i o n XU T i n g - l a n ( G u a n g x i E l e c t r i c P o w e r I n d u s t ry I n v e s t i g a t i o n D e s i g n&R e s e a r c h I n s t i t u t e ， N a n n i n g 5 3 0 0 2 3 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： T h e m a i n d a m o f V i e t n a m K u n j i a n g 2 - 1 H y d r o p o w e r S t a t i o n i s a l a r g e c o n c r e t e s t ruc t u r e C o n c r e t i n g w i t h o u t l o n g i t u d i n a l j p i n t i s a d o p t e d for d a m b o d y ， S O i t i s v e ry i m p o r t a n t t o c o n t r o l t h e t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e o f f o u n d a t i o n， i n t e r n a l a n d e x t e r n a l p a r t s ， u pp e r a n d l o we r l a y e r s ， S O a s t o pr e v e n t c o n c r e t e t e mp e r a t u r e c r a c k s wi t h r e l a t i v e l y un i f o r m t e mpe r a t u r e f i e l d Ba s e d o n a na l y s i s o f t h e me t e o r o l o g i c a l c o n d i t i o n s o f d a m a r e a a n d t h e r ma l me c ha ni c a l p r o p e rti e s o f c o n c r e t e ， p r o p e r t e mp e r a t u r e c o n t r o l me a s u r e s we r e p u t f o r w a r d a n d h a d b e e n p r o V e d a s i b l e b y p r a c t i c e Ke y wo r d s ： Hy d r o p o w e r S t a t i o n ； ma i n d a m； c o n c r e t e ； t e mp e r a t u r e c o n t r o l 3 2