水电站混凝土楼面裂缝分析与防控措施.pdf

水利技术监督 2 0 1 4年第 4期 水 电站 混凝 土楼 面裂 缝 分析 与防控措施 王兴甫 任建中 ( 1 江苏沭阳县水务局，江苏 沭阳 2 2 3 6 0 0 ； 2 江苏省沭阳县柴沂灌区管理所，江苏 沭阳 2 2 3 6 0 0 ) 【 摘要】 为解决施工中易出现的混凝土楼面裂缝 问题，结合工程实例，从设计、施工、环境影响、混凝土坍 落度、原材料等方面分析了裂缝产生的原因，提出了防控措施，供同行参考借鉴。 【 关键词】 混凝土裂缝；温度；湿度；养护；防控措施 【 D0 I 编 码】 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 1 3 0 5 2 0 1 4 0 4 0 2 2 【 中图分类号】 T V 5 4 4 【 文献标识码 】 B 【 文章编号】 1 0 0 8 1 3 0 5( 2 0 1 4 )0 4 0 0 6 3 0 4 水利工程施工中比较注重关于方案 的比选 、 质量与安全事故的防范分析 ，混凝土是土木工 程中常用的建筑材料，混凝土裂缝是施工中普遍存 在的质量通病，很 多学者对 混凝土结构裂缝的机理 分析与控制进行了深入 的研究，尤其是关于大体积 混凝土的裂缝控制和早期裂缝的研究多有论述 ， 本文 结合 工程 实例就混凝土楼面裂缝 的分析 与防 控措施进行探讨。 裂 纹 。 混凝土浇筑 l 1天后梁 、板拆模继续养护时， 天棚有一处地方有水滴漏至下层， 其他区域未见渗 水 ，但因板底多处粘 附脱模剂颜色较深 ，无法看清 是水渍还是脱模剂痕印，业主担心渗水是由结构性 裂缝引起 ，为避免此项 问题的再次出现 ，及时采取 防控措施，参建各方对该项工程楼面裂缝进行 了专 题分析。 1 工程概况 2 对工程楼面裂缝的分析 某水 电站办公楼及厂房建筑面积 8 5 7 8 I Il 2 ，钢 筋混凝土全部采用商品混凝土。根据设计，梁、板 为 C 3 0 ，板厚 2 0 ra m ，保护层 2 0 册 ，钢筋为双层双 向布置 ；柱为 C 3 5 。施工时先支柱模板，再支梁 、 板模板 ；浇筑混凝土时，先浇柱混凝土 ，再浇梁 、 板混凝土。 梁、 板混凝土浇筑 2 4 h 后， 施工单位为赶进度， 陆续开始在板面堆载钢管和模板，准备搭设脚手架。 检查梁、板混凝土浇筑质量时，发现板面 出现少量 不规则裂缝， 缝长 5 0 0 1 0 0 0 m m ， 最大缝宽 0 3 m il l ， 上宽下窄呈楔型。房屋 四周阳角、管线预埋处未见 2 1设计方面的原因 设计板厚 1 2 0 m m ，配筋为 H R B 4 0 0级热轧钢筋 C 1 0 1 5 0双 向双层，混凝土强度等级为 C 3 0 。设计 未设置放射性钢筋，从板面情况看，房屋四周阳角 未见 4 5 。斜角裂缝 ，设计配置的双向双层 C 1 0 1 5 0 钢筋，已能满足抗裂要求。 但从表 1 中荷载取值情况看，一般此等荷载混 凝土强度等级 C 2 5即可， 混凝土设计强度等级偏高。 而混凝土设计强度等级越高，水泥用量越大，水化 作者简介：王兴甫 ( 1 9 7 2 年 )，男，工程师。 63 水利技术监督 2 0 1 4 年第 4 期 热也就越高，混凝土脆性越大，越易开裂，最终产 上荷载过早的情况下， 极易导致非结构性裂缝发展 生混凝土温差裂缝和收缩裂缝。 为结构性裂缝。 表 1 各房间活荷载标准值 普通 工艺 楼 钢筋 档 跟 荷载类别 走廊 混凝土 案 随 房间 用房 梯 上人屋面 室 所 活荷载标准值 ( k N m 2 ) 2 O 2 5 6 O 3 5 2 O 1 2 0 1 O O 2 2施工方面的原因 ( 1 )未使用平板振捣器 。施 工单位先浇 C 3 5 的柱 ，后浇 C 3 0的梁 、板 ，在浇筑板 时仍使用振 捣棒振捣 。 振捣棒碰到钢筋时， 易导致钢筋移位、 间距加大，结构抵抗拉应力或剪切应力的能力相 对不足。这种方式和平板振捣器相比，振捣不易 密实 。 ( 2 )保护层厚度变大 。施 工人员在钢筋上踩 踏，而马镫过少，致使板面负筋下沉，混凝土保护 层厚度加大， 结构的有效高度减小， 引起板面开裂。 ( 3 )上荷载过早 。楼板混凝土施工完成后第 二天就上人和吊卸钢管、模板、钢筋等材料进行下 一 道工序施工，造成较大 的施工荷载，致使板面产 生裂缝或扩大原有裂缝，在混凝土早期强度极低、 6 4 混凝土 内外温差 ( ) ( 4 )混凝土未及时抹压 。板面抹压应在表面 泌水完全排除掉时进行，抹面时应用力抹压 ，施工 单位为赶工期，未对初凝后终凝前的混凝土进行二 次抹面 以闭合已产生的微裂纹和泌水孔。 ( 5 )养护不及时、养护方法不 当。施工单位 在楼板混凝土浇筑后第 3天才开始洒水养护，且未 采用覆盖式养护保湿，也未考虑温度和湿度方面的 影响，混凝土养护初期过早脱水，混凝土出现干缩 而导致裂缝 。 2 3环境方面的原因 2 3 1温度方面的原因 混凝土内外温度梯度增加，混凝土表面将产生 较大的拉应力，当因温度变化产生的拉应力大于混 凝土极限抗拉强度时，就会产生裂缝 。一般表面与 外界温差不大于 2 0 时，方可撤除养护措施 。 根据许文忠 的实验，选取与本项 目室外温度 相近 ( 室外温度 0 7 )的浇筑后 9 d的 2 #承 台竖 1( 2 0 c m处测点)实测数据分析 ，在混凝土浇 筑后 8 d内，即使在塑料棚布覆盖下混凝土表面与 外界温差仍大于 2 0 ， 其中在混凝土浇筑后 4 d内， 内外温差呈逐 日加大之势，如图 1 所示。 混凝土浇筑后时间 ( d ) 图 1塑料棚布覆盖下的混凝土内外温差浇筑后时间关系曲线 水利技术监督 2 0 1 4年第 4期 混凝土养护的保温处理，不但提高 了混凝土表 面 的温度 ，还使混凝土内部温度得 以缓 降，并减小 了断面上的温度梯度、内外温差以及混凝土表面与 环境大气的温差 。施工单位质量意识淡薄 ，浇筑 后第 3 天才开始洒水养护 ，且在混凝土表面与外界 温差大于 2 O 时即停止养护 ，混凝土早期升温阶 段尚未充分硬化，弹性模量小，拉应力小，易产生 表面裂缝；而在降温阶段，因混凝土中心与表面 的 冷却程度不 同，降温收缩致混凝土中心产生较大 的 拉应 力，当其大于此时龄期混凝土的抗拉强度时， 原有表面裂缝就会发展成为贯穿裂缝 。 2 3 2湿度方面的原因 混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或 者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风 力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产 生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混 凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂 。风速对混凝土的水分蒸发有直接影响，不可忽 视。浇筑当晚及次 日风力 5 6级 ，施工单位浇筑 后也未及时采用覆盖式养护保湿，混凝土表面水分 的蒸发速度过快， 混凝土收缩受环境相对湿度影响显著，养护湿 度为 7 0 的混凝土较养护湿度为 9 0 的混凝土所测 各龄期干缩大，其 3 d龄期 的干缩率前者是后者的 8 3倍 。环境相对湿度越低 ，其干缩值越大，干 缩值随龄期的发展规律为早期发展快，后期发展缓 慢并逐渐稳定。施工单位浇筑后第 3天未采用覆盖 式养护保温保湿而采用洒水养护，根据黄瑜等学者 的研究“ ，在浇筑面非密封状态下，5 c m处湿度 下 降最快，这与马跃先等学者 非线性方程拟合计算 湿度变化曲线结果和线弹性法计算湿度变化曲线 结果 3 c m处湿度变化 曲线一致，可见混凝土覆盖 式养护保湿不仅有利 于保 持混凝土表面 的保温湿 润，防止混凝土表面水分的丢失，也有利于减缓混 凝土内湿度的下降。 2 4混凝土方面的原因 该工程梁、板混凝土强度等级同为 C 3 0 ，施工 时一次性浇筑。在泵送混凝土施工 中，混凝土的可 泵性一般用混凝土的坍落度和压力泌水值来表示， 前者反映拌合物的流动性，后者主要反映拌合物的 稳定性和保水性。满足可泵性要求的混凝土需达到 一 定的坍落度和具有适中的压力泌水值“ 。商品混 凝土为了满足可泵性 、和易性 ，混凝土的坍落度 比 普通混凝土大很多，水泥用量过大，砂率过大，粗 骨料相应减少，用水量增大 ，混凝土流动性增加 ， 早期强度低，水分易散失，表面易形成裂缝。 2 5原材料方面的原因 选用级配 良好的粗、 细骨料， 有利于减少收缩， 降低收缩应力，并提高混凝土的抗裂能力 ( 极限拉 伸应力或极限拉伸变形) 。水泥细度对混凝土收 缩量有较大影响，水泥细度过细将加快水化速度早 期放热量较大， 从而导致混凝土硬化收缩增大； 砂、 石骨料含泥量超标，将增加混凝土的收缩 ，不利于 混凝土的抗裂性与抗渗性 ；细骨料采用细砂或特细 砂，不利于降低温升和减少混凝土的收缩 ，对混凝 土收缩变形影响较大 。 3 防控措施 ( 1 )设计 中应充分考虑混凝土内外温差和混 凝土收缩特性，根据柱、梁、板荷载情况选择合适 的混凝土设计强度等级 。 ( 2 )根据混凝土结构的形式 ，选择不同的振 捣器，振捣中不要碰到钢筋以至于钢筋移位，致使 构件局部配筋相对不够产生裂缝。 ( 3 )马镫间距以 6 0 0 7 0 0 m m为宜，同时搭设 临时的简易通道 ，保护板面上层负筋。 ( 4 )合理安排工期，控制施工进度 ，在浇筑 后 2 4 h内不得上荷载 ，仅限于做养护、测量、放样 等工作，浇筑 7 2 h 后方许吊装大宗材料。 ( 5 )浇筑完毕后要及时压实、抹平 ，当表面 发现细微裂缝时，初凝后终凝前应及时再抹压一次 然后养护。 ( 6 )混凝土浇筑后应及 时而正确 的养护 。养 护时要考虑环境温度和湿度对混凝土的影响， 应提 高混凝土的养护温度促进其尽快凝结，保持环境处 于高湿度状态，降低混凝土表面 的风速 。对于混 凝土浇筑面 ，尤其是平面结构，宜边浇筑成型边采 用塑料薄膜覆盖保湿 ，防止表面水分蒸发。模板 和保温层应在混凝土冷却到 5 C方可拆除，或在混 凝土表面温度与外界温度相差不大于 2 0 时拆 模，混凝土拆模完毕后应继续进行养护。 ( 7 )合理确定混凝土塌落度和水灰 比，商 品 混凝土严禁途中或现场加水，应逐车现场检查塌落 度；因气候或施工情况变化可能影响混凝土质量， 要及时适 当调整混凝土配合比。 ( 8 )尽量选用水化热较低和水泥细度适当的 6 5 水利技术监督 2 0 1 4年第 4期 水泥，在保证混凝土的强度与和易性、耐久性的前 提下， 尽可能的降低水泥用量； 粗 、 细骨料应洁净、 级配 良好 ，宜采用连续级配的粗骨料，再掺 以适当 比例连续级配的砂子，以得到较低的空隙率。 经分析并采取 以上防控措施后，原有裂缝未进 一 步扩展 ，在后续浇筑中除楼梯 口因人员行走和搭 设模板支撑 时致覆盖养护破损 ，局部 出现 3 条裂纹 外，楼面裂缝基本上得到控制 。 4 结 论 ( 1 )设计中应根据柱、梁 、板荷载情况以适 度为原则选择合适的混凝土设计强度等级。 ( 2 )施工 中除应注意对钢筋骨架 的保护 ，避 免钢筋移位 ，终凝前及时做第二次抹压后再覆盖养 护外，还应注意控制施工节奏和施工进度。 ( 3 )环境温度和湿度对混凝土裂缝影响较大， 养护是否及时，方法是否正确，对控制混凝土裂缝 十分关键。 ( 4 )混凝土塌落度和水灰 比应 随气候或施工 情况变化及时调整，水泥细度、骨料的级配和含泥 量对混凝土收缩变形影响较大，应作为质量监控点 加 以掌控。 参考文献 1 杨梦云 荆江分蓄洪区围堤内护工程方案选择 J 水电能源科 学， 2 0 1 3 ， 3 1 ( 1 ) ： 8 6 8 8 2 杨梦 云 上 荆江河段南五洲崩岸整治工 程护岸形式选择 T 长 江科学院院报， 2 0 1 2 ， 2 9 ( 1 2 ) ： 1 0 - 1 4 3 吴月龙， 陈海军， 李旺林 搅拌桩防渗墙法的事故树分析 J 南 水北调与水利科技， 2 0 0 9 ， 7 ( 1 ) ： 1 0 7 - 1 0 9 4 杨梦云 基于事故树分析法的重大险情溃口事故防范分析 J 水电能源科学， 2 0 1 2 ， 3 0 ( 1 2 ) ： 5 5 - 5 7 + 1 9 5 路璐， 李兴贵 大体积混凝土裂缝控制的研究与进展 J 水利 与建筑工程学报， 2 0 1 2 ， 1 0 ( 1 ) ： 1 4 6 - 1 5 0 6 杨作用 混凝土工程裂缝成因与控制策 J 混凝土与水泥制品， 2 0 0 6 ( 3 ) ： 2 3 2 5 7 G B 5 0 1 6 4 2 0 1 1 ， 混凝土质量控制标准 s 北京： 中国建筑工业出 版社， 2 0 1 1 8 许文忠 大体积混 凝土 基础温度裂缝控制施工技术研 究 D 同 济大学， 2 0 0 7 9 邱玉深 对混凝土养护方法的思考与建议 J 混凝土与水泥制 品， 2 0 0 9 ( 2 ) ： 5 - 9 1 O 赵颖， 华南， 李寅 冬期施工高性能混凝土裂缝及施工缺陷的 控 制 J 混凝土 2 0 1 1 ( 2 )： 1 2 1 1 2 4 1 1 杨涛， 唐经华 西龙池电站混凝土面板裂缝成因及防控措施 J 施 工技术 ， 2 0 1 0 ， 3 9( 6 ) ： 1 5 - 1 8 1 2 黄瑜， 祁锟， 张君 早龄期混凝土内部湿度发展特征 J 清华 大学学报 ( 自然科学版) ， 2 0 0 7 ， 4 7 ( 3 ) ： 3 0 9 - 3 1 2 1 3 马跃先， 陈晓光 水工混凝土的湿度场及干缩应力研究 J 水 力发电学报， 2 0 0 8 ， 2 7 ( 3 )： 3 8 4 2 1 4 杨和礼 原材料对 基础大体积 混凝土裂 缝的影 响与控制 D 武汉大 学， 2 0 0 4 1 5 陈斌混凝土配合 比优化及 结构早期裂缝防治研 究 D 浙 江 大 学， 2 0 0 5 1 6 B o l t EL e i v d C r a c k i n g r i s k s a s s o c i a t e d w i t h e a r l y a g e s h r i n k a g e J C e m e n t a n d C o n c r e t e C o m p o s i t e s ， 2 0 0 4 ， 2 6 ( 5 ) ： 5 2 1 5 3 0 ( 上接 第 6 2页) 3 结 语 水利工程防渗处理的重要性不言而喻，它不仅 对 下游居 民的生命安全和生活用水的质量有着直 接影响，而且防渗加 固水利工程可 以把其有效功能 充分发挥 出来。 如果工程在运行的过程中出现了渗漏现象，相 关组织和部 门就要对防渗墙和灌浆的方法进行综 合利用，并熟练把握各种 防渗工艺，尽可能有针对 性地利用不 同工艺进行处理 ，确保水利工程防渗处 理施工技术的重要效能发挥出来。只有这样，才能 延长水利工程的使用寿命，节省资源，消除事故隐 6 6 患，确保人 民生命财产的安全 。 参考文献 1 杨 新 利 浅 论 水利 工 程质 量 的控 制 与管 理 J 陕 西水 利 ， 2 0 1 3( 0 2 ) 2 邓兆安 探讨基础灌浆施工技术在水利工程中的应用 J 黑龙 江科技信息，2 0 1 3 ( 0 6 ) 3 吴迪 F A I I P 法在水利工程设计方案优选中的应用 J 3 黑龙江科 技信 息，2 0 1 3( o 8 ) 4 项松苗 水利工程混凝土裂缝产生原因、预 防与 处理 J 治淮 ， 2 0 1 3( 0 3 ) 5 路伟亭， 姚亮 水利工程质量检测若干新方法的研究与应用 J 治淮 ，2 0 1 3( o 3 )