大体积混凝土抗裂技术在水利工程施工中的应用.pdf

水利技术监督 2 0 1 4 年第 5 期 大体积混凝 土抗裂技术在 水利 工程施工 中的应用 郭 大勇 ( 宁夏回族 自治区唐徕渠管理处，宁夏 7 5 0 0 0 1 ) 【 摘要】 大体积混凝土浇筑施工是水利工程建设过程中一个比较常见的施工内容，在进行大体积浇筑的过程 中，常常会有裂缝产生，进而对其他水利设备的正常使用造成了一定程度的影响，因此混凝土的抗 裂技术一直是水利工程建设中的一个重点。笔者对大体积混凝土抗裂技术在水利工程施工中的实际 应用进行了探讨。 【 关键词】 大体积混凝土；抗裂技术；水利工程施工；实际应用 D O 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 5 0 2 3 【 中图分类号】 T U 3 7 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 8 1 3 0 5( 2 0 1 4 )0 5 0 0 6 5 0 3 在进行大体积混凝土施工的过程 中，由于横截 面非常大 ，一般不会在外力的作用下出现裂缝 ，但 是混凝土在遇到水后温度会发生改变 ，在气化作用 的影响下 ，会吸收四周的热量 ，导致温度降低 ，进 而使得大体积混凝土 的结构出现收缩 。收缩力的大 小和温度的降低幅度有直接的联系，如果温度降低 的幅度过大，就会在大体积混凝土的结构上产生裂 缝 ，影 响水利工程 的使用性能。 1 造成大体积混凝土出现裂缝的因素 1 1收缩产生的裂缝 混凝 土结构在硬化和 散热时会有较大 的收缩 应力产生 ，尤其对于体积较大的混凝土结构来说 ， 这种情况更加 明显 。当混凝土的最大抗拉强度小于 收缩应力时，混凝土结构就会产生裂缝。对于体积 较大的混凝土建筑物来说 ，即使在收缩量值和水灰 比较低 的情况下和温度发生叠加时，仍然会产生 比 较大的应力，在施工过程中，为 了把收缩应力控制 在一个合理的范围中，要对混凝土 自身的收缩性能 进行测试。 1 2温度差造成 的裂缝 在对大体积混凝土进行一次性 的整体浇筑后， 水泥水化过程 中产生的热量散发困难 ，并且聚集在 结构 内部，进而导致混凝土结构内部的温度提高， 并伴随着会有压应力出现，而混凝土结构表面的热 量散发起来会 比较快，出现拉应力，加大温度 的差 异化，当混凝土 内部的极限抗拉强度低于表面拉应 力时，混凝土表面就会出现裂缝。另外 ，使用 的施 工水泥 的质量不合格 时，会出现龟裂的情况 ，也需 要注意。 2 水利工程施工中的混凝土抗裂技术 2 1控制收缩裂缝的方法 在对混凝土进行配置时，使用的骨料、水泥、 外加剂和掺合料都要符合施工的要求，确定出合理 的水灰 比例 ，以此来避免收缩裂缝产生 ，确保混凝 土的质量。 ( 1 )一般 隋况下， 在大体积混凝土施工过程中， 骨料 占到总体积的 8 1 - - 8 4 。在进行骨料 的选择时， 要尽可能选择岩石弹模较低、线膨胀系数小、级配 良 好、 没有弱包裹层、 表面干净的骨料。 在选择砂石时， 可以在符合骨料要求的基础上，根据实际情况增加细 作者简介：郭大勇 ( 1 9 7 8年一 ) ，男，工程师 。 6 5 水利技术监督 2 0 1 4年第 5 期 粉和石粉的含量，以此来提高混凝土的抗裂性、耐久 性、密实性和工作性能。经试验证明，在砂子中，石 粉的含量最好控制在 1 6 1 9 之间。 ( 2 )在选择水泥材料时 ，要对水泥的品种进 行控制，使用的水泥 品种不能过多，认真检查送入 到工地 的水泥 ，保证水泥产品质量的合格，同时要 进行混凝土试验，大坝 的混凝土要尽可能使用低含 碱期 、低发热量、塑性好、强度高、初凝时间长的 特制水泥 。 ( 3 )在混凝土凝 固的过程 中，外加剂是一个 非常重要的材料，可以有效的提高混凝土的热学性 能、力学性能，对新拌混凝土 的工作度进行改善 。 ( 4 )在混凝土 中掺入煤灰 ，主要是为了对混 凝土的抗裂性能进行提升，选择时，要选择经过试 验 ，符合相关规 定要求 的活性材料作为水泥掺合 料 ，从而来确保混凝土的寿命和强度 ，粉煤灰的细 度要和水泥颗粒的细度相同，碱的含量和硫的含量 不可以过高 。 ( 5 )在配置混凝土的过程中，为 了配置 出可 以进行浇筑的合格混凝土，要在保证水泥保水性、 黏聚性和流动性的基础上，尽可能的降低单位用水 量和水泥的使用量，如表 1 所示。 表 1 水工混凝土水泥的最小使用量和最大水灰比 水泥 的最小使用量 环境条件类型 最大水灰比 钢筋混凝土 素混凝土 预应力混凝土 A 0 6 4 2 2 0 2 0 0 2 8 0 B O 6 2 6 0 2 3 0 3 0 0 C 0 5 4 3 0 0 2 7 0 3 4 0 D O 4 5 3 6 0 3 0 0 3 8 0 2 2控制温差裂缝的方法 在控制温差裂缝 的过程中，不仅要提高混凝土 浇筑的施工技术，还要对混凝土配置过程 中的各种 因素进行考虑 。下面是几个主要的裂缝控制方法 。 ( 1 )提升混凝土的振捣浇灌和密实度 。混凝 土浇筑入模后 ，要尽快进行振捣施工，可 以使用两 次振捣的技术对于体积 比较大的混凝土进行施工， 以此来保证混凝土拌合物的均匀性和密实程度。 ( 2 )降低浇筑层 的厚度和浇筑速度 。分段分 层 结构、全面分层结构和斜面分层结构是大体积混 凝土 的主要结构，在实际的施工过程中，要根据混 凝土的供应能力、振捣的方法和实际的大小，选择 出合理的浇筑方案 。 ( 3 )控 制拆模的时间。要保证混凝土现场试 块的强度符合规定的要求，在拆模时，要尽量延迟 拆模 的时间，混凝土在拆模后 ，表面温度 降低要控 制在 1 5 以内。 ( 4 )使用综合措施对混凝土的初始温度进行 控制 。要对混凝土拌合物出料 口的温度进行限制 ， 以此来对混凝土的初始温度进行控制，要把冷水管 预埋到坝体 的混凝土中，并分别进行一、二期通水 冷却 。 2 3控制安定性裂缝的方法 在对混凝土进行配料时，要对成分进行全面的 6 6 检查，以此来防止因为水泥安定性不达标而出现的 翘 曲变形和膨胀性裂纹的情况 。 3 混凝土的补强处理 在使用上面方法对大体 积混凝土的裂缝进行 处理后，仍然存在一些没有办法消除的裂缝，此时 就需要对混凝土进行补强处理 。 ( 1 )进行灌浆处理。在对混凝土裂缝进行处 理 的过程 中，补强灌浆是一个非常有效 的处理方 法 ，灌浆处理主要是对需要进行补强灌浆的混凝土 进行钻孔灌浆。 ( 2 )结构补强。在混凝土大坝有 比较严重 的 质量问题出现时，要对结构进行处理 。主要使用的 结构补强方法有两种 ，一种是在坝体稳定后，顺着 裂缝进行挖槽，槽的宽度要控制在 l m左右 ，并把 两面都凿成键槽的形状，然后使用质量 良 好的混凝 土进行回填 。另外一种是在进行小丰满补强时使用 钢筋锚栓 。其中第一种处理方法是效果较好 的一种 方法。 ( 3 )对挖除的地方进行 回填。在遇到混凝土 强度不足、浇筑事故和裂缝事故时，单纯的使用水 泥灌浆的方法是无法达到预期 的效果的，即使使用 补强措施也没有办法达到设计 的效果，此时就需要 对其进行挖除，并重新进行回填。 水利技术监督 2 0 1 4 年第 5 期 4 施工中的注意事项 4 1对泌水进行处理 在进行大体积混凝土振捣和浇筑时 ，很容易出 现泌水的情况，随着泌水情况的不断加剧，会对部 分混凝土强度的指标造成影响，所 以要使用相应 的 方法来对泌水的情况排除，通常情况下，向上涌出 的浮浆和泌水会沿着混凝 土浇 筑的坡面流入到坑 底 ，在施工的过程 中，可 以根据施工的流水，把大 多数的分泌水排放到集水井坑和排水坑中，再使用 潜水泵把水排掉 ，对于泌水量比较少的情况，可以 使用海绵进行清 除。 4 2混凝土防裂技术的施工重点 ( 1 )由于大体积混凝土施工的过程 中，会在 外界环境温度的影响下，导致混凝土内部和表面出 现温度差 ，如果外界环境 的温度突然降低 ，就会提 高混凝土内部温度和表层温度差 的梯度 ，在进行浇 筑和振捣后 ，要立即使用长度为两米的括尺 ，清除 掉多余的浮浆层 ，根据设定的标高控制点，对混凝 土的表面进行括拍平整 ，使用混凝土对出现凹坑的 位置进行填充，当混凝土收浆快要初凝的时候，在 对混凝土面进 行二次磨光 ，在混凝土凝 固的过程 中，禁止不相干的人员在未凝固好 的混凝土表面走 ( 上接 第 6 4页) 平均波速达到 了 3 8 0 2 4 m s ，声波波速有 了相当可 观的提高，可见灌浆的效果非常明显。 固结灌浆分为两道工序。一序的水泥浆液单位注 入量为 2 1 4 3 k g m ，总的注浆量为 1 0 9 8 5 0 0 k g ：而二 序的孔中水泥浆液单位注入量为 1 0 8 8 k g m ，总的注 浆量为5 5 0 2 0 0 k g 。 对一序二序进行对比可知， 单位注 浆量呈递减趋势，二序相对于一序的递减率为 9 5 ， 随着孔序的加密，注浆量不断减小，这符合正常的规 律，由此可知该工程中固结灌浆的效果明显。 从单元情况的角度来看，二序的单位注浆量 明 显比一序 的小，只有两个单元中出现二序 的单位注 浆量大于一序的情况，剩下的 3 3个单元都能符合 单位注浆量递减的正常规律。说明从整体上来说， 固结灌浆效果是满足要求的。 固结灌浆质量检查的合格标准是孔的透水率 q 值应不大于 5 L u ，并且合格的孔的数量要达到 8 0 以上，不合格孔的分布不能集 中。通过对这 7 4个 动 ，同时要使用保护层覆盖在混凝土的表面 ，对混 凝土进行养护 。 ( 2 ) 在大体积混凝土经过振捣后，水泥浆一般 会非常的厚 ，很容易有裂缝出现在表面，在对最上 层的混凝土进行振捣时，为了防止在混凝土表层出 现厚度过大的浮浆层，要对振捣的时间进行控制。 5 结 语 总而言之，在水利工程建设的过程中，对混凝 土材料的选择、施工的具体流程、混凝土施工的配 置都要严格按照相关标准规定进行，以确保水利工 程建设的施工质量 。 参考文献 1 曾健 水利工程施工中大体积混凝土裂缝的防治 J 广东科 技， 2 0 0 7 ( 1 1 ) 2 韩 星亮， 吕海江， 张 景峰 水工大体积混凝土裂缝 的分 析与防治 J 北京水 务， 2 0 0 9 ( 6 ) 3 盛莉 水利工程大体积混凝土裂缝 的控制措施 J 吉林水 利 ， 2 0 0 6 ( 1 1 ) 4 罗君 水利工程 中大体积混凝土施工技术 的具体应用 J 中国 科技 博览， 2 0 1 0 ( 3 2 ) 5 3王伟， 杨红莲 大 体积混凝土结构温度裂缝成 因及 预防措旌 J 黑龙江科技信息， 2 0 0 9 ( 0 3 ) 孔进行质量检查，其结果是 q 值平均为 2 2 L u ，最 大的透水率也低于 5 L u 。 4 结 语 该拦河坝工程是使用浆液对坝 基进 行填充灌 注，以提高坝基 的强度和防渗性。经过质量检查 以 及经监理工程师评定，最终的评定结果为：3 5个单 位工程全部为优 良，优 良率为 1 0 0 ，该工程 固结灌 浆效果显著 ，满足规范要求。实践表 明，此方法施 工简单，成本低廉，值得 同类工程参考借鉴 。 参考文献 1 沙椿 ， 黄泽孝 溪洛渡 水 电站坝 基固结灌 浆试验检测 J 水 电 站设计， 2 o 1 3( 2 5 ) ： 3 0 3 1 2 刘俊， 王连喜， 谢华东 光照水电站坝基固结灌浆施工技术 J 山西建筑， 2 O l 1 ( 2 1 ) ： 2 8 - 3 4 3 卢元海， 方伟 小湾水电站特殊坝基固结灌浆施工和工艺探讨 J 人 民长江， 2 o 1 2 ( 0 2 ) ： 1 1 5 1 1 7 67