泵站进水流道大体积混凝土裂缝的预防和控制措施分析

孙忠园

（黑龙江省水利水电勘测设计研究院，黑龙江 哈尔滨 150080）

0 引言

进水流道在改善大型水泵的吸水条件方面具有重要的作用，所以工程质量更为关键。在大体积混凝土施工中，由于受到设计水平、施工工艺以及其他因素的影响，会产生混凝土裂缝，对于工程的正常运行存在一定的安全隐患。所以在不断的实践经验中，要总结分析原因，然后提出改进的建议，为进水流道的安全稳定运行创造有利的条件。

1 流道常见裂缝产生的原因分析

对于泵站的进水流道来讲，良好的抗渗性是其保证其质量的关键，尤其是顶板部位，在正常的运行下，需要承受的水压力为5m，如果在行洪期，则要达到9m多，所以对抗渗性的要求较高。出现混凝土裂缝的原因有很多种，可能是设计时的结构不合理，或者是所使用的施工材料质量不合格以及施工工艺不规范等原因造成的。但是根据泵站的工程特点来讲，主要是因为温度应力变化引起的，主要表现在如下方面。

1.1 水化热引起的温度应力和温度变形

由于水泥在水化过程中会产生大量的热量，这就会造成混凝土内部的温度升高，当混凝土内部温度与表面温度的温差过大时，就会出现温度应力和温度变形。温差大小与温度应力大小成正相关，温差越大，温度应力就越大，当温度应力大到超过混凝土内外的约束力的时候，就会出现裂缝情况。另外，混凝土的厚度及水泥用量越大，由于水泥的水化热，其内部中心温度越高，热膨胀越大，就会在其中心产生较大的拉应力。

1.2 内外约束条件的影响

在施工中的地基一般以静压预制钢筋混凝土方桩加强处理，而底板混凝土与桩基浇筑在一起，当温度发生变化时，受到下部地基的限制，就会产生外部约束应力。混凝土在早期升温时，产生的膨胀由于受到外部条件约束而形成压应力。而当温度下降，则产生较大的拉应力，如果超过混凝土的抗拉强度，则混凝土会产生垂直裂缝。

1.3 气温变化的影响

混凝土内部温度是指水泥水化热的绝热温度、浇筑温度和散热温度的叠加。大体积混凝土在施工阶段，当气温下降，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，从而产生温差和温度应力，使混凝土产生裂缝。

1.4 混凝土的收缩变形

随着混凝土逐渐干燥和不断蒸发水分，就会出现干燥收缩的现象，但表面干燥收缩得快，而中心干燥收缩得慢。由于混凝土表面的干燥收缩受到中心部位的约束，会在表面产生拉应力，从而出现裂缝。

2 防止大体积混凝土裂缝的具体措施

2.1 后浇带改为加强带

在以往的施工中，为了控制混凝土因为水化热而产生的温度应力最终引起温度变形，基本都采用后浇带的施工方式，这种方法虽然取得了一定的效果，但是在施工工艺方面具有一定的难度，并且对施工进度产生影响，所以在经过了实践论证以及仿真计算之后，决定采取加强带的方式更为稳妥。在大体积混凝土施工中，在混凝土浇筑的初期阶段，温度与温度应力随着时间的推移会产生巨大的变化，并且在相关的参数方面有很大的改变，在对这些数据分析之后，加强带具有非常强的可行性。施工的过程中，适当的提高混凝土的标号，并且在其中加入微膨胀剂，会取得良好的效果。

2.2 顶板增加温度钢筋

进水流道的顶板部位是承受应力最为集中的地方，所以应该对这一部位进行加强处理，可以根据行洪期的水压力，来适当的增加温度钢筋，以提高抗压力和承载强度，还可以在混凝土中掺入聚丙烯腈抗裂纤维，提高顶板的承载力，减少裂缝的发生。

2.3 确定合理的施工顺序

在进水流道施工中，合理的施工顺序是保证工程质量的基础，根据每道工序的特点以及工程的现场状况，制定合理的施工顺序。并且要做好现场的质量监理工作，提高质量监督力度，协调各个工序间的关系，在保证工程进度的基础上，提高施工质量。

2.4 优化混凝土配合比

尽量采用低中水化热水泥，以降低水化热，从而控制大体积混凝土的温度升高；采用高强度水泥以减少水泥用量；优化混凝土配合比，在满足混凝土强度、耐久性和和易性的前提下，掺人I级粉煤灰和外加剂，延缓水化热峰值时间；改善混凝土骨料级配，坍落度控制在120mm以内。

2.5 严格控制骨料质量

严格控制粗、细骨料的质量，采用细度模数为2.3—2.7的黄沙，级配良好的石子。严格控制粗骨料的含泥量，石子控制在1%以下，黄沙控制在2%以下。含泥量如果比较大，就会增加混凝土的收缩，同时还会引起混凝土抗拉强度的降低，对混凝土抗裂不利。

2.6 混凝土分层浇筑

混凝土分层浇筑，分层厚度控制在30 cm左右，利用浇筑面散热，采用插入式振动器振捣，待最上一层混凝土浇筑完毕20 min～30min后进行二次复振，增加密实度，从而提高混凝土抗裂性。

2.7 加强混凝土养护

混凝土养护是浇筑完成后的关键程序，对于混凝土的质量有重要的影响，所以要严格重视养护工作。对于大体积混凝土养护来讲，一般分为降温法和保温法两种。降温法主要是在混凝土浇筑成型以后，利用洒水或者喷水的方式来降低混凝土的温度，以此来达到养护的目的。保温法是在混凝土成型后，为了防止表面由于温度变化而开裂，可以使用塑料薄膜或者草袋等保温材料覆盖其上，保持温度。

做好混凝土的早期养护对于混凝土的浇筑质量也非常关键，应该尽量的减少混凝土的运输时间，并且在运输和浇筑的过程中，尽量避免日照时间过长。对于混凝土的入仓温度要严格控制，做好粗骨料的冷却措施。用草将输送管道包裹，并且用水冷却。做好混凝土的前期养护，是保证施工质量的重要基础。

3 结束语

泵站进水流道的施工质量对于工程的正常运转具有重要的作用，在大体积混凝土施工中，出现裂缝是比较常见的病害，为工程的安全运行留下隐患。为了提高工程质量，控制大体积混凝土裂缝的出现，要严格控制混凝土原料的质量，加强对施工工艺的管理，制定严格的质量管理制度，提高质量监督力度。在不断的工程实践中，施工工艺水平会逐渐提升，为水利工程的安全运行创造有利的环境。

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［2］张广盛.水利工程大体积混凝土施工技术研究[J].科协论坛:下半月,2013-05-25.

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