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水利工程大体积混凝土施工质量通病防治

0131水利工程2021-07-15 10:59:35


某大(一)型水利枢纽工程各部位结构大体积居多,大家主要着眼于大体积混凝土的质量通病与防治措施,确保工程优质。

大体积混凝土质量通病主要是裂缝。大家先分析原因,再采取积极有效措施,防止了影响建筑物安全的贯穿性裂缝的产生,确保了防洪、航运以及发电建筑物的质量。

  1、裂缝产生原因

  大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。除外部荷载作用产生的荷载裂缝和地基变形产生的裂缝外,还有因温度和收缩产生的裂缝。

  (1)水泥水化热影响产生的裂缝。

  水泥水化过程中放出大量热量,且主要集中在浇筑后的7d左右。尤其对于大体积混凝土来讲,这种现象更加严重。由于混凝土内部和表面的散热条件不同,因此混凝土中心温度很高,这样就会形成内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当温度应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。

  (2)混凝土收缩影响产生的裂缝。

  混凝土在不受外力情况下,在空气中自然硬结时体积收缩,受到外部约束时(支承条件、钢筋等),将在混凝土中产生拉应力,使得混凝土开裂。

  (3)外界气温湿度变化的影响产生的裂缝。

  混凝土具热胀冷缩性质,当外界气温湿度发生变化时,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。大体积混凝土结构在施工期间,外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。

  (4)其他因素的影响产生的裂缝。

  混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝,一般是混凝土配合比中,粗骨料级配不连续、数量不够,砂率及水灰比不当所造成的裂缝。

  还有,施工材料质量、施工工艺质量及钢筋锈蚀引起产生混凝土裂缝。

  2、防止产生裂缝措施

  大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性,危害严重,必须加以控制。针对产生裂缝的各项原因,针对性地采取防治措施,并将这些措施贯穿于混凝土施工的全过程,从混凝土组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土的措施和养护保温等。

  2.1优选混凝土各种原材料

  (1)水泥的选择。

  水泥水化过程中会释放大量热量,因此在大体积混凝土施工中应选用低热或中热的大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等,以降低混凝土的温升,提高混凝土硬化后的体积稳定性。在飞来峡水利枢纽工程中,水泥主要品种有广州金羊牌425#普通硅酸盐水泥和英德南华425#普通硅酸盐水泥,前期船闸导墙部位使用小部分云浮高坝牌425#普通硅酸盐水泥。现场抽样结果表明,水泥满足国标《硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥》(GB175-92)要求。

  (2)骨料的选择。

  在选择粗骨料时,应尽量选择吸水性较小,收缩性较低的石料。飞来峡工程选用的就是大岗岭石料场的花岗岩碎石,该石料吸水性小,收缩性低,符合质量要求,生产人工花岗石碎石,采用四级石料。

  (3)掺加外加料和外加剂。

  外掺剂保水性较好,混凝土收缩较小。掺加适量粉煤灰,可减少水泥用量,从而达到降低水化热的目的。本工程主要掺用广州黄埔热电厂及虎门热电厂Ⅱ级灰,小部分广州西村热电厂Ⅱ级灰。

  掺加适量的减水剂,它可有效地增加混凝土的流动性,且能提高水泥水化率,增强混凝土的强度,从而可降低水化热,同时可明显延缓水化热释放速度。

  本工程减水剂主要采用了糖蜜缓凝剂及缓凝高效减水剂FDN1000。

  (4)精心设计混凝土配合比。

  除了保证原材料的选用质量外,精心设计混凝土配合比也很重要。应合理设计配合比,生产出高强、高韧性、低热和高极拉值的抗裂混凝土。为了保证此环节,我企业成立了工地试验室,严格实行《飞来峡工程大坝砼配合比使用规定》等要求,确保工程施工配合比质量。

  2.2施工控制措施

  为了防止大体积混凝土出现裂缝,一般常规的施工控制措施是采用控制混凝土入模温度、浇筑速度等方法。但由于本工程所在地多年平均气温大于30℃达127天,并且混凝土总方量约100万立方米。坝段基础面积大,其中厂房坝段主机段基础面长75.5米,单机宽21米;溢流坝段基础面长30米,宽17.5米。如果不能采取有效的温控措施,容易产生贯穿性或大量的局部裂缝。

  为解决5月~10月浇筑基础约束区大体积混凝土的温控防裂问题,补偿温度应力,简化温控措施,加快工程进度,结合水电二局在青溪工程中应用外掺MgO微膨胀混凝土筑坝技术取得的成功的经验,经多方论证,业主和设计同意采用外掺MgO微膨胀混凝土技术作为大体积混凝土的主要温控防裂措施。

  2.3裂缝治理措施

  在保证了原材与采取了各种有效施工措施后,混凝土仍有可能产生裂缝,这需要大家采取合理可靠的裂缝处理措施解决,以保证工程的安全稳定运行。在发现了临时裂缝后,必须对裂缝部位进行全面、彻底的水、气清理,准确地找到裂缝,确定裂缝的严重程度,如需处理,可采用水泥常规水泥灌浆方案或化学灌浆方案。先沿缝凿槽及修平顺,接着埋管、封填水泥砂浆或环氧砂浆,待凝查漏后进行化学灌浆后切割管头。

  具体的施工过程是:

  (1)凿槽:辩清裂缝走向后,沿缝隙两边凿适宜宽度与深度的梯形槽。

  (2)埋管封槽:用喷气嘴、喷灯将槽内的尘碴吹净、烘干,检查裂缝贯通情况,埋设透明胶管,该胶管剪开处朝向裂缝,上部采砂水泥砂浆或环氧砂浆封槽抹平,上部进行养护,胶管引出管头供查漏和灌浆或排气用,以保证灌浆效果。

  (3)待凝查漏:埋管封槽后,待凝5~7天,压气检查封槽的密封情况,同时检查有无遗漏,确保灌浆质量,检查无漏后在表面涂环氧1~2次。

  (4)化学灌浆:化学灌浆宜在低温季节进行,灌浆材料宜采用粘结强度高、有一定亲水性、凝结时间可调配,凝结后胶质稳定性好、有弹性,适合小缝灌注的化学材料。灌浆机械可采用电动泵或手摇泵两种,当检查发现裂缝可灌性较好时,现场配制灌浆材料,即可灌注。

  (5)切割管头:在灌浆完毕后,等化学灌浆材料充分凝结后,割除管头,用砂浆磨平。

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