某工程大體積混凝土裂縫成因分析與對策

苗 維楊 健

（1重慶航運建設發展有限公司， 重慶 401121； 2中水珠江規劃勘測設計有限公司， 廣東 廣州 510610）

某工程大體積混凝土裂縫成因分析與對策

苗 維1楊 健2

（1重慶航運建設發展有限公司， 重慶 401121； 2中水珠江規劃勘測設計有限公司， 廣東 廣州 510610）

大體積混凝土結構施工時，由于水泥釋放水化熱，混凝土溫度劇烈變化，極易發生裂縫，在水利工程中普遍存在且難以避免。

大體積混凝土；水化熱；裂縫成因；預防對策

1 .工程概況

某航電樞紐工程位于重慶市涪江干流上，其開發任務以航運為主兼顧發電，修復上游縣城水生態系統。正常蓄水位236.50m，相應庫容1571萬m3，水庫總庫容2.19億m3，船閘和航道等級Ⅴ級，電站裝機容量42MW，工程等別Ⅱ等，工程規模大（2）型。樞紐采用左廠房右船閘、中間18孔泄水閘布置，樞紐沿壩軸線全長685.00m，壩頂高程252.40m，泄水閘為開敞式平底寬頂堰，孔口凈寬為14m，堰頂高程為225.00m，前沿總長307.80m。

2 .裂縫發展現狀

在泄水閘澆筑過程中，首先在泄水閘6#～7#閘室底板（澆筑層厚2.5m，尺寸長×寬為25.5m×20m）發現裂縫，隨后對已澆筑的泄水閘底板進行排查，2#～7#閘室底板存在不同程度的裂縫共計10條，裂縫寬度0.05～0.3mm，按裂縫深度的不同分類，表面裂縫2條，深層裂縫4條，貫穿裂縫4條（澆筑第一塊底板混凝土時）。

3 .裂縫成因分析

根據水泥特性、混凝土配合比、養護工作及澆筑后氣候條件等分析，泄水閘底板產生裂縫的原因主要有以下幾方面：

3.1 臺泥牌P.O42.5水泥早期強度高

對臺泥牌P.O42.5水泥做物理性能試驗，被測試樣3組，具體數據見表1。臺泥牌P.O42.5水泥3d抗折強度平均值為5.93MPa，抗壓強度平均值為34.1MPa，遠大于規范要求的3d抗折強度≥3.5MPa，抗壓強度≥17MPa[1]，接近28d規范要求強度，表明水泥早期強度高，水化熱升高集中在混凝土早期。

表1 臺泥牌P.O42.5水泥物理性能試驗數據

3.2 混凝土配合比砂率偏大

對混凝土配合比進行分析，數據見表2，發現前期采用的混凝土中砂率偏高，為40%～41%，水泥和水用量大，水泥水化熱釋放比較集中，內部升溫比較快，與表面溫差過大，混凝土在澆筑數小時后仍處于塑性狀態，內部溫度應力大于同期混凝土的抗拉強度，是誘發大體積混凝土發生裂縫的主因。

3.3 養護工作不到位

在澆筑泄水閘底板時期，由于工期緊，施工任務重，施工單位集中優勢資源搶建混凝土縱向圍堰和上下游土石圍堰，缺乏對泄水閘底板混凝土的基本養護（灑水、蓋麻袋等）。因底板混凝土表面積較大，水分散失快，體積收縮大，而內部濕度變化相對較小，體積收縮較小，表面收縮變形受到內部混凝土的約束而產生拉應力，易引起混凝土裂縫。

3.4 外界溫差變化大

泄水閘底板澆筑集中在3～4月之間，4月上旬一股寒潮來襲，短短一兩天內從30℃降至13℃左右，大大增加內外層混凝土溫差（特別是剛澆筑完畢的混凝土），且混凝土表面未采取保溫措施，對混凝土開裂的形成和發展有一定的促進作用。

4 . 裂縫補強處理

裂縫的補強處理基本方法分為三種，即：表面修補（表面封閉防滲、增強，鋪設騎縫鋼筋）、內部防滲（灌漿）和錨固法[2]。

通過超聲波檢測和壓水試驗檢查，聲學參數無明顯差異，透水率滿足規范要求，裂縫注漿良好。

5 . 裂縫預防對策

5.1 優化混凝土配合比

針對原混凝土配合比中砂率偏大，水泥和水用量大現象，在水泥品牌不變情況下，委托水電四局試驗中心向家壩試驗室對其進行混凝土配合比優化試驗，在保證混凝土強度及坍落度要求的前提下，增加粉煤灰參量，降低砂率和水泥用量，每立方混凝土水泥和水分別減少23.5%和20%左右。混凝土配合比優化前后對比見表2。通過對三級配的C25混凝土配合比優化前后的內部和表面溫度對比（見圖1），表面溫度相近，但優化后的內部溫度在前期明顯低于優化前4～7℃，后期兩者逐漸接近，表明混凝土配合比優化效果明顯。

表2 混凝土配合比優化前后對比表

5.2 采用低熱水泥

通過對工程周邊水泥生產廠家取樣檢測，普通水泥的早期強度比較高，適用于結構小的建筑行業。對于水利樞紐這種大體積混凝土而言，盡可能選用水化熱低、凝結時間長的水泥，優先采用低熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥等，本工程二期大體積混凝土采用低熱硅酸鹽水泥。

5.3 制定完善的養護措施[4]

養護措施：①澆筑后2h采用塑料膜對表面進行覆蓋；如遇寒潮等天氣，需提前在塑料膜上加蓋草墊保溫；②混凝土施工區搭設噴霧機降低周邊溫度，混凝土表面鋪設麻袋片，進行灑水養護；③搭設骨料倉遮陽棚，采用冷卻水噴霧機噴淋冷卻降低混凝土骨料溫度；④在高溫季節混凝土澆筑盡量安排在晚間（晚6點至早8點）施工，控制混凝土入倉溫度不高于設計要求的22℃。

5.4 混凝土內埋設冷卻水管

為了降低混凝土在水硬化過程中熱量集聚后形成的溫度場應力集中現象，采用冷卻水管進行初期冷卻，有效控制混凝土內部與表面溫度差。通水時間由計算確定，一般15d～20d。混凝土溫度與水溫之差，不宜超過25℃，管中水的流速以0.6m/s為宜，水流方向應每24h調換1次，每天降溫不宜超過1℃[5]。

6 .結語

（1）水泥早期強度高、混凝土配合比砂率偏大、養護工作不到位及澆筑后外界溫差變化大等因素是泄水閘底板產生裂縫的主要原因。

（2）對泄水閘底板裂縫進行補強處理，通過超聲波檢測和壓水試驗檢查，聲學參數無明顯差異，透水率滿足規范要求，裂縫注漿良好。

G322

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1007-6344（2017）08-0334-01

苗維，男1980.12，畢業于西南交通大學，專業土木工程，本科，工作單位為重慶航運建設發展有限公司，工程師，從事水運工程施工管理工作。郵編401121