某工程大体积混凝土裂缝成因分析与对策

苗 维杨 健

（1重庆航运建设发展有限公司， 重庆 401121； 2中水珠江规划勘测设计有限公司， 广东 广州 510610）

某工程大体积混凝土裂缝成因分析与对策

苗 维1杨 健2

（1重庆航运建设发展有限公司， 重庆 401121； 2中水珠江规划勘测设计有限公司， 广东 广州 510610）

大体积混凝土结构施工时，由于水泥释放水化热，混凝土温度剧烈变化，极易发生裂缝，在水利工程中普遍存在且难以避免。

大体积混凝土；水化热；裂缝成因；预防对策

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，修复上游县城水生态系统。正常蓄水位236.50m，相应库容1571万m3，水库总库容2.19亿m3，船闸和航道等级Ⅴ级，电站装机容量42MW，工程等别Ⅱ等，工程规模大（2）型。枢纽采用左厂房右船闸、中间18孔泄水闸布置，枢纽沿坝轴线全长685.00m，坝顶高程252.40m，泄水闸为开敞式平底宽顶堰，孔口净宽为14m，堰顶高程为225.00m，前沿总长307.80m。

2 .裂缝发展现状

在泄水闸浇筑过程中，首先在泄水闸6#～7#闸室底板（浇筑层厚2.5m，尺寸长×宽为25.5m×20m）发现裂缝，随后对已浇筑的泄水闸底板进行排查，2#～7#闸室底板存在不同程度的裂缝共计10条，裂缝宽度0.05～0.3mm，按裂缝深度的不同分类，表面裂缝2条，深层裂缝4条，贯穿裂缝4条（浇筑第一块底板混凝土时）。

3 .裂缝成因分析

根据水泥特性、混凝土配合比、养护工作及浇筑后气候条件等分析，泄水闸底板产生裂缝的原因主要有以下几方面：

3.1 台泥牌P.O42.5水泥早期强度高

对台泥牌P.O42.5水泥做物理性能试验，被测试样3组，具体数据见表1。台泥牌P.O42.5水泥3d抗折强度平均值为5.93MPa，抗压强度平均值为34.1MPa，远大于规范要求的3d抗折强度≥3.5MPa，抗压强度≥17MPa[1]，接近28d规范要求强度，表明水泥早期强度高，水化热升高集中在混凝土早期。

表1 台泥牌P.O42.5水泥物理性能试验数据

3.2 混凝土配合比砂率偏大

对混凝土配合比进行分析，数据见表2，发现前期采用的混凝土中砂率偏高，为40%～41%，水泥和水用量大，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快，与表面温差过大，混凝土在浇筑数小时后仍处于塑性状态，内部温度应力大于同期混凝土的抗拉强度，是诱发大体积混凝土发生裂缝的主因。

3.3 养护工作不到位

在浇筑泄水闸底板时期，由于工期紧，施工任务重，施工单位集中优势资源抢建混凝土纵向围堰和上下游土石围堰，缺乏对泄水闸底板混凝土的基本养护（洒水、盖麻袋等）。因底板混凝土表面积较大，水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化相对较小，体积收缩较小，表面收缩变形受到内部混凝土的约束而产生拉应力，易引起混凝土裂缝。

3.4 外界温差变化大

泄水闸底板浇筑集中在3～4月之间，4月上旬一股寒潮来袭，短短一两天内从30℃降至13℃左右，大大增加内外层混凝土温差（特别是刚浇筑完毕的混凝土），且混凝土表面未采取保温措施，对混凝土开裂的形成和发展有一定的促进作用。

4 . 裂缝补强处理

裂缝的补强处理基本方法分为三种，即：表面修补（表面封闭防渗、增强，铺设骑缝钢筋）、内部防渗（灌浆）和锚固法[2]。

通过超声波检测和压水试验检查，声学参数无明显差异，透水率满足规范要求，裂缝注浆良好。

5 . 裂缝预防对策

5.1 优化混凝土配合比

针对原混凝土配合比中砂率偏大，水泥和水用量大现象，在水泥品牌不变情况下，委托水电四局试验中心向家坝试验室对其进行混凝土配合比优化试验，在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，增加粉煤灰参量，降低砂率和水泥用量，每立方混凝土水泥和水分别减少23.5%和20%左右。混凝土配合比优化前后对比见表2。通过对三级配的C25混凝土配合比优化前后的内部和表面温度对比（见图1），表面温度相近，但优化后的内部温度在前期明显低于优化前4～7℃，后期两者逐渐接近，表明混凝土配合比优化效果明显。

表2 混凝土配合比优化前后对比表

5.2 采用低热水泥

通过对工程周边水泥生产厂家取样检测，普通水泥的早期强度比较高，适用于结构小的建筑行业。对于水利枢纽这种大体积混凝土而言，尽可能选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等，本工程二期大体积混凝土采用低热硅酸盐水泥。

5.3 制定完善的养护措施[4]

养护措施：①浇筑后2h采用塑料膜对表面进行覆盖；如遇寒潮等天气，需提前在塑料膜上加盖草垫保温；②混凝土施工区搭设喷雾机降低周边温度，混凝土表面铺设麻袋片，进行洒水养护；③搭设骨料仓遮阳棚，采用冷却水喷雾机喷淋冷却降低混凝土骨料温度；④在高温季节混凝土浇筑尽量安排在晚间（晚6点至早8点）施工，控制混凝土入仓温度不高于设计要求的22℃。

5.4 混凝土内埋设冷却水管

为了降低混凝土在水硬化过程中热量集聚后形成的温度场应力集中现象，采用冷却水管进行初期冷却，有效控制混凝土内部与表面温度差。通水时间由计算确定，一般15d～20d。混凝土温度与水温之差，不宜超过25℃，管中水的流速以0.6m/s为宜，水流方向应每24h调换1次，每天降温不宜超过1℃[5]。

6 .结语

（1）水泥早期强度高、混凝土配合比砂率偏大、养护工作不到位及浇筑后外界温差变化大等因素是泄水闸底板产生裂缝的主要原因。

（2）对泄水闸底板裂缝进行补强处理，通过超声波检测和压水试验检查，声学参数无明显差异，透水率满足规范要求，裂缝注浆良好。

G322

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1007-6344（2017）08-0334-01

苗维，男1980.12，毕业于西南交通大学，专业土木工程，本科，工作单位为重庆航运建设发展有限公司，工程师，从事水运工程施工管理工作。邮编401121