某工程大体积混凝土裂缝处理及预防措施.pdf

第9期 2 0 1 5年 9月 广东水利水电 GUANGDONG W ATER RES0URCES AND HYDROP0WER No 9 某工程大体积混凝土裂缝处理及预防措施 詹 杰 ，杨 健 ，罗知宏 ( 1 中水珠江规划勘测设计有 限公 司，广 东 广州5 1 0 6 1 0 ； 2 广东省水利水电勘测设计研 究院，广东 广州 5 1 0 6 3 5 ) 摘要 ：大体积混凝土的裂缝问题在水利工程施工中普遍存在而又难于彻底避免。以重庆市某航 电枢纽工程为例，针对 大体积混凝土结构施工特点，阐述分析了大体积混凝土施工中裂缝的成因，提出了处理及预防措施 ，在实际工程施工中 收到 了良好 的效果 ，对后期 同类工程有 一定的指导借鉴意义 。 关键词 ：大体积混凝土 ；裂缝成 因；处理及预 防措施 中图分 类号 ：T V 5 4 4 9 1 文献 标识 码 ：B 文章 编号 ：1 0 0 8 0 1 1 2 2 0 1 5 ) 0 9 0 0 2 9 0 4 1工程 概 况 某航电枢纽工程位于重庆市涪江干流上 ，其 开发 任务以航运为主兼顾发 电，修复枢纽段县城水生态系 统等综合利用。本工程水库 总库容 为 2 1 9亿 Il l ，正 常蓄水位 2 3 6 5 0 in，相应库容 1 5 7 1 万 m ，电站装机 容量4 2 MW，工程等别为 等 ，工程规模为大 ( 2 ) 型。 枢纽主要建筑物从左 至右依次为 ：左岸土 坝连接段 、 厂房 、泄水 闸、船 闸闸首 、船 闸门库 和右岸 土坝连接 段 ，全长 6 8 5 I n ，坝顶高程 2 5 2 4 0 m。 本工程于 2 0 1 4年 1 1月正式开工 ，根 据施工组织 房相邻 6 5孔泄水 闸，二期施工右岸船 闸及船闸相邻 1 1 5孔泄水闸。在一期工程施工过程中，在泄水闸 6 7 闸 室 底 板 ( 长 宽 ：2 8 7 4 m x 2 0 0 0 m，厚 2 5 0 m) 和 7 闸墩发现 裂缝 ，随后对 泄水 闸已浇 混凝 土进行了仔细检查 ，发现泄水闸 4 7 闸室底板和 7 # 闸墩存在不同程度 的裂缝共计 7条 ，裂缝宽度 0 0 5 0 2 m n fl 。通过现场检查和测量 ，按裂缝 的深度分类 ， 分为表层裂缝 、深层裂缝和贯穿裂缝。按浇筑情况分 类 ，分为已浇筑完砼的永久 面裂缝和上层继续浇筑砼 的裂缝。根据两种裂缝分类方式对裂缝进行分类 ，具 设计方案 ，工程分两期施工 ，一期施工左岸厂房及厂 体统计见表 1 。 表 1 泄水 闸裂缝 分类统计 2 裂缝形成原 因分析 养护工作及浇筑后气候条件等情况进行讨论分析 ，得 根据裂缝发生 的性状 、施工时段 、混凝土配合 比、 出裂缝形成 的主要原因如下 ： 收稿 日期 ：2 0 1 5 0 81 5；修 回 日期 ：2 0 1 5 0 82 3 作者简介 ：詹杰 ( 1 9 8 4 ) ，男 ，硕士 ，工程师 ，从事施工组织设计 工作。 2 9 2 0 1 5年 9月 第9期 詹杰，等：某工程大体积混凝土裂缝处理及预防措施 1 )混凝土养护措施不完善 ，落实不彻底。表面洒 水不及 时，未根据气候变化及时覆盖，2 0 1 5年 4月上 旬的寒潮 ( 温差 2 0 C C左右 ) 对混凝土裂缝 的形成和发 展有一定的促进作用。 2 )混凝土配合比设计有进一步优化 的空间。与经 验数据 比较 ，配合比砂率 4 1 等指标造成胶凝材料含 量过大；台泥牌 P 0 4 2 5水泥早期强度较高，这些会 造成混凝土水化热较大，易促成温度裂缝的发生。 3对现有裂缝的处理措施 3 1 表层裂缝处理 1 )用钢丝刷沿裂缝走向，仔细清理裂缝两侧各约 2 5 c m范围的表面混凝土 ，确保裂缝周边无污物。 2 )沿裂缝用锤子和钢纤凿除两侧疏松的混凝土块 和沙粒 ，形成表层宽 1 0 c m，深 5 c m、底宽 5 c m的梯 形槽 ，露出新鲜的混凝土表面。 3 )对于上层需要继续浇筑混凝土的表层裂缝 ，用 清水清洗干净梯形槽后 ，再刷水泥净浆一层 ，然后用 微膨胀细石混凝土填充密实。 4 )对于已浇筑完混凝土的永久面表层裂缝 ，用清 水清洗干净梯形槽后 ，用环氧砂浆填充密实 ，见图 1 。 图 1 混凝土裂缝凿槽封缝示意 3 2 贯穿性 的裂缝处理 根据泄水闸已浇筑混凝土分析，闸室底板顶高程 为 2 2 5 0 0 I N ，当前闸室底板 已浇筑高程为 2 2 2 0 0 m， 浇筑厚度 2 i n ，上层还需继续浇筑混凝土 ，其裂缝基 本上为贯穿裂缝 ，深度大于 1 5 m，采用钻孔加贴嘴 灌浆法 ，钻孔采用斜孔并 以此作 为进 浆孔 ，贴 嘴 ( 粘 贴注浆嘴) 以做排气 、排水及放浆之用。 1 )灌浆孔布置 灌浆孔布置两排 ，一排位于裂缝上游侧 ，另一排 位于裂缝下游侧 ，距裂缝 均 0 5 m。钻孔 交叉布 置 ， 同一排孔问距 1 m，其布置及施工顺序见图 2 。 上 游卜 卜一一一 ( 三 一 r 0一一 一 e 一 一 卜 一一 一 一LG0一仔一 ( 二 ( 三 一一e一一 I l I 5 0 0 I 5 0 0 I 标 注： 1 o灌浆 孔 注浆嘴( 排气、 排水及放浆之用) 2 网 巾 寸均以mn 1 计 图2 钻孔平面布置示意 2 )灌浆顺序 在水平方向的槽 内提前预埋间距 1 i n的注浆嘴( 排气 、 灌浆采用压力灌浆法。灌浆施工顺序为 ：施工准 排水及放浆之用 ) ，并进行通 风检查 ，然后刷 水泥净 备一钻孔放样一引灌浆管和注浆嘴至永久 面一混凝土 浆 1层 ，再用微膨胀细石混凝土 ( 环氧砂浆 ) 分层填充 浇筑至永久面一 I序孔施工一 序孑 L 施工一 序孔施 密实 ，在裂缝面上 1 0 c m处设骑缝钢筋 网，骑缝钢筋 工一资料整理一工程质量评定与验收。 采用 02 0 ，间距 1 5 c m，单长 2 m，即裂缝两边各 1 m， 单孑 L 施工程序 ：施工准备一清理裂缝两侧一凿槽 分布钢筋采用 中1 6 ，间距 2 0 C n l 。 一钻孔定位一钻孔至设计深度埋设孔 口管一 安装灌浆 在竖直方 向的槽 内刷水泥净浆 1层 ，再用微膨胀 管路和注浆嘴一洗孑 L 一压水试验一封槽和布置骑缝钢 细石混凝土( 环氧砂浆) 填充密实。 筋一引灌浆管和注浆嘴至永久面一混凝土浇筑至永久4 )灌浆材料 面一灌浆一灌浆至设计要求一单孔资料整理提交 。 钻裂缝张开度 较小，常规灌浆材料 可灌性较差 ， 3 )凿槽 针对本次混凝土裂缝处理采用化学灌浆材料 。化学灌 水平方向和竖直方 向沿裂缝凿 槽表层 宽 1 0 a m， 浆材料采用环氧树脂类浆液 ，灌浆开始前应进行配合 深 5 c m、底 宽 5 c m 的梯 形槽 ，并用 清水 清洗干净。 比试验 ，准确掌握灌浆材料凝胶时间。 3 0 2 0 1 5年 9月 第 9期 广东水利水 电 图3 上下游钻子 L 布置断面示意( 单位：尺寸 m m，高程 m) 5 )钻孔 钻孔采用空压机配合手持风钻造孔，上游排钻孔倾 角 7 0 。 ，钻孔在垂直深度 1 3 5 I n钻穿裂缝；下游排钻孔 倾角 5 8 。 ，钻孑 L 垂直深度 0 8 m，钻孔均穿过裂缝深度 不小于 0 3 13 1 。钻孔孔径 3 2 m m( 如图 3所示) 。钻孔完 成 ，埋设灌浆管 ，孔 口管可采用 1 寸开丝镀锌钢管( 约 2 5 mm) ，埋入约 2 0 0 m m，方便灌浆管路安装，钢管周 边用高标号砂浆封堵。灌浆管耐压能力应大于最大灌浆 压力的 1 5倍 ，并应能耐受化学灌浆溶胀。 6 )钻洗孔与压水试验 钻孔终孑 L 应及时用 吉净 的压力水进行洗孑 L ，将钻 孑 L 内粉末 、碎屑冲洗干净 ，洗孔至 回清水 5 mi n即可 停止 ，并检查 、记录孔径 、孔 向、倾角和孔深 ，其误 差值应满足设计要求。压水试 验压力 0 2 MP a ，在压 水过程中，密切观察裂缝处有无气泡的产生和水流渗 出、 灌浆压水 自 动记录仪的流量情况，据此判断裂缝 深度和发展情况 ，对混凝土顶底板均需 观察 。只对压 水试验时有冒泡和渗水现象的孔进行灌浆 。 7 )引管 引灌浆管和注浆嘴 至永久 面以上 1 0 c m，对灌 浆 管和注浆嘴 口进行保 护 ，以免粉末 、碎屑 、污水 或异 物落入管 内堵 塞。对缝面槽进 行填充和设 骑缝钢筋 ， 浇筑上层混凝土至永久面 ，待裂缝有一个较长的发展 稳定期后进行灌浆处理 。 8 )灌浆 化学灌浆前应采用洁净压缩空气对裂缝和埋管的 畅通性和封缝 的密封性 以及管路安装 的牢 固性 、可靠 性等进行检查 ，吹出封 内碎 屑 、浮尘及 积水 ，并进行 记录。风压不得超过最大灌浆压力的 3 0 。 平面裂缝宜选择通畅性最好的孔开灌 ，同时 向两 端依次进行。灌浆压力采用 0 20 4 M P a ，具体根据 裂缝吸浆情况确定 ，灌浆过程 中应观测裂缝 张开度变 化情况 ，在保证裂缝不继续扩张情况下 ，尽量提高灌 浆压力。 9 )灌浆结束和封孔 灌浆过程中灌浆管和注浆嘴将有浆液渗漏 ，在钻 孔两侧 2 m范围内均出现浆液析出后 ，继续灌 3 0 m i n ， 可结束灌浆。灌浆结束待浆液 固化后 ，应对埋管 、贴 嘴及封缝材料进行拆 除清理和封孔 ，封孔采用高标号 水泥砂浆填密实。 1 0 )质量检查和验收 进行过化学灌浆 的混凝土裂缝 ，灌浆后必须进行 压水和声波检查 ；对重要部位的贯穿性裂缝 、深层裂 缝和对结构整体性影响较大的裂缝后需 进行钻孔取芯 检查 ，观察其缝面浆液结石和充填情况 ，并测定其力 学指标是否达到相应部位混凝土设计要求值。 4裂缝 预 防措施 为避免后期混凝土浇筑施工中出现裂缝 ，根据 目前 已发现的裂缝及其特性 ，结合泄水闸底板裂缝专题会议 讨论结果，确定对后期混凝土采取如下裂缝预防措施 ： 1 )优化现有混凝土配合 比设计 ，混凝 土配合比优 化见表 2 。 31 2 0 1 5年 9月 第 9期 詹杰 。等 ：某工程大体积混凝土裂缝处理及预 防措施 N o 9 S e p 2 0 1 5 2 )制定完善的养护措施 浇筑后 2 h采用塑料膜对表面进行覆盖 ，可有 效增加? 昆 凝土表面温度，减小温度差；如遇寒潮等天 气 ，需提前在塑料膜上加盖草垫保温 ； 混凝土的早期养护过程 中，在混凝土表面铺设 麻袋片，然后进行洒水养护 ，保证养护水 的持久性 和 均匀性 ，并适当延长7 昆 凝土的养护时问 ； 高温和大风天气要设置遮 阳和挡风设施。 3 )搭设骨料仓遮 阳棚 ，同时购置 2台冷却水喷雾 机 ，利用天然低温水 喷淋冷却 降低混 凝土骨料温 度， 监测证 明 喷雾 后 ，混 凝 土 温 升 平 均 能 降低 3 5 E 4 4 )高温季节混凝土浇筑尽量安排在 晚问 ( 晚 6点 至早 8点 ) 施工 ，其余 时间段混凝土浇筑 时，需搭设 遮 阳板等辅助措施控制混凝 土温升 ，控制混凝土的入 仓温度不高于 3 0，内部最大温差不大于 2 0 。 5 )运输混凝土的平板车改为混凝土搅拌车 ，同时 在搅拌车的车身加防护罩，防止太 阳光直射 ，罐身洒 水 ，利用蒸发带走热量 ，降低混凝土本身温度。 6 )增加 昆凝土各阶段 的温度检测措施 ，逐 日记录 出机 口、入仓温度 ，选择 1 2仓预埋测温设备对混凝 土内部温度进行监测 ，检测结果显示 ，混凝 土内外温 差 小于 2 0 。 5结 语 目前 ，本工程已完成左岸全部 6 5孔泄水 闸底板 及 3 7 闸墩 、厂房安装 间、主机 问基础等部位 的大 体积混凝土浇筑 ，在运用 了上述裂缝 预防措施后 ，新 浇混凝土在达到 2 8 d龄期后 ，经现场工作人员认真检 查及检测 ，未发现新 的裂缝 。因此 ，通过本工程实践 证明，虽然大体积混凝土较易产生裂缝 ，但只要在混 凝土原材料选择 、施工工艺 以及后期养护过程 中充分 考虑各种 因素 的影响 ，就能有效避免各种裂缝的产生 ， 进而确保混凝土结构安全。 参 考文献 ： 1 童伟 ，杨德超，袁琼 ，等某水闸水工? 昆 凝土建筑物裂 缝处理技术浅析 J 水电站设计，2 0 1 1 ( 2 ) ：1 61 7 【 2 王勇，刘书奇，赵瑜，等化学灌浆技术在大花水电站 大坝混凝土裂缝处理中的应用 J 华北水利水电学院学 报 ，2 0 0 9 ( 5 ) ：4 4 4 6 3 徐亮混凝土养护工艺及要求 J 建筑工程技术与设 计 ，2 0 1 4 ( 1 4 ) ：2 9 4 翁定伯大体积混凝土预冷技术 M 北京：中国电力 出版社 ，2 0 1 2 5 G B 5 0 4 9 6 -2 0 1 2大体积混凝土工程施工规范 S ( 本文责任编辑马克俊) C r a c k T r e a t me n t a n d P r e v e n t i o n Me a s u r e s o f Ma s s C o n c r e t e i n A P r o j e c t Z HAN J i e ，YANG J i a n ， L U0 Z h i h o n g ( 1 C h i n a P e a r l Ri v e r Wa t e r Re s o u r c e P l a n n i n g S u r v e y a n d De s i g n C o ，L t d ； 2 G u a n g d o n g H y d r o p o w e r P l a n n i n g& D e s i g n I n s t i t u t e ，G u a n g z h o u 5 1 0 6 3 5 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： L a r g e v o l u me c o n c r e t e c r a c k p r o b l e m i s d i f f i c u l t t o a v o i d wh i c h e x i s t s w i d e l y i n c o n s t r u c t i o n p r o g r e s s o f mo d e r n a r c h i t e c t u r e s a n d wa t e r e n g i n e e r i n gAi mi n g a t t h e c ha r a c t e r i s t i c s，l a r g es c a l e wa t e r e n g i n e e r i n g i n Cho n g q i n g i s t a k e n a s e x a mpl e t o e x po un d a n d a na l y z e t he c o nt r i bu t i n g f a c t o r o f( ：r a c k i n l a r g e v o l ume c o n c r e t e s t r uc t ur eMo r e o v e r ，s o me n l e a s ur es o f d i s po s e a n d p r e v e n t i o n h a v e b e e n p r o p o s e d，a n d t h e c r a c k p r o b l e m h a s b e e n s o l v e d wh e n u s e d i n t h e f a c t c o n s t ruc t i o n T h e i n f o r ma t i o n c o n t a i n e d i n t h i s a r t i c l e ma y h a v e a c e r t a i n g u i d i n g s i g n i fi c a n c e f o r s i mi l a r e n g i n e e r i n g c o n s t ru c t i o n i n t h e f u t u r e Ke y wo r ds：ma s s c on c r e t e；c r a c k c a us e；t r e a t me n t a n d p r e v e n t i v e me a s u r e s 32