大體積混凝土裂縫控製措施淺析
發布時間:2014-08-09
1 概述
混hun凝ning土tu澆jiao築zhu中zhong的de裂lie縫feng控kong製zhi是shi長chang期qi困kun擾rao人ren們men的de一yi個ge難nan題ti。尤you其qi對dui水shui閘zha閘zha底di板ban和he閘zha墩dun而er言yan,一yi方fang麵mian它ta們men混hun凝ning土tu體ti積ji大da,另ling一yi方fang麵mian這zhe些xie部bu位wei混hun凝ning土tu標biao號hao相xiang對dui較jiao高gao,因yin此ci更geng易yi開kai裂lie。裂lie縫feng會hui加jia速su混hun凝ning土tu碳tan化hua和he鋼gang筋jin鏽xiu蝕shi,並bing產chan生sheng惡e性xing循xun環huan,嚴yan重zhong破po壞huai
混凝土結構的安全性和耐久性,所以裂縫控製顯得更為重要。筆者結合對赤山閘、陳家邊站除險
加固工程的施工管理實踐,通過修改完善設計、優化原材料、合理設計配合比、強化
施工技術和管理、外加纖維等措施,較好地解決了閘底板、閘墩等部位大體積混凝土裂縫控製問題。
2工程概況
赤山閘、陳家邊站除險
加固工程均為秦淮河流域重要的水利基礎設施,其
加固工程分別采取原址拆除翻建和移址拆除新建閘站結合的形式,工程內容主要包括老閘站拆除、新建5孔每孔6m、總流量為300m3/s的節製閘和流量為11m3/s的抽水泵站各1座,以及管理區更新改造等。其中節製閘閘底板尺寸為15m×36.3m(垂直水流方向) ×1.0m(齒坎處為1.5m),混凝土澆築量近600m3;閘墩尺寸為15m×1.0m×11.5m,6個閘墩混凝土澆築量近1100m3。考慮到整體質量和工期要求,閘底板和閘墩C25混凝土均一次連續澆築完成,分別曆經63.5h和96h。2003年10月30日正式開工,2004年4月30日閘站主體水下工程順利通過階段驗收,初步發揮擋洪排澇效益。
3控製裂縫措施
3.1原材料
嚴格控製砂、石材料的質量和技術標準,澆築閘底板和閘墩時,單獨采購一批細度模數在2.4以上、含泥量在1%以下的黃砂,石子要求級配合理含泥量也在1%以(yi)下(xia),並(bing)提(ti)前(qian)一(yi)周(zhou)將(jiang)散(san)裝(zhuang)水(shui)泥(ni)進(jin)貨(huo)入(ru)倉(cang),從(cong)而(er)降(jiang)低(di)了(le)混(hun)凝(ning)土(tu)澆(jiao)築(zhu)時(shi)散(san)裝(zhuang)水(shui)泥(ni)的(de)溫(wen)度(du),控(kong)製(zhi)了(le)水(shui)化(hua)熱(re)的(de)升(sheng)溫(wen),根(gen)據(ju)混(hun)凝(ning)土(tu)澆(jiao)築(zhu)時(shi)現(xian)場(chang)隨(sui)機(ji)抽(chou)樣(yang)測(ce)量(liang),混(hun)凝(ning)土(tu)入(ru)倉(cang)溫(wen)度(du)一(yi)般(ban)在(zai)10℃左右。
3.2混凝土配合比
施工前在監理的監督下,承包商現場取樣水泥、黃砂、石子等材料送到有資質的單位做了C25混凝土配合比試驗,出具的試驗報告中C25混凝土配合比為水泥:黃砂:石子=l:2.15:3.33,即每m3混凝土水泥用量達344kg。後經業主、監理、設計、施shi工gong等deng單dan位wei專zhuan門men研yan究jiu,認ren為wei該gai配pei合he比bi水shui泥ni用yong量liang偏pian大da,這zhe樣yang勢shi必bi對dui混hun凝ning土tu水shui化hua熱re控kong製zhi不bu利li,決jue定ding摻chan入ru一yi定ding數shu量liang的de優you質zhi粉fen煤mei灰hui,以yi降jiang低di水shui化hua熱re。並bing按an此ci方fang案an。重zhong新xin做zuo配pei合he比bi試shi驗yan。結jie果guo為wei水shui泥ni,黃huang砂sha,石shi子zi=l:20.45:3.40,即每m3混凝土水泥用量減少至320kg,粉煤灰摻量為水泥用量的15%。另外混凝土的水灰比盡管在試驗報告中已明確,但由於黃砂、石(shi)子(zi)等(deng)材(cai)料(liao)的(de)含(han)水(shui)量(liang)每(mei)批(pi)次(ci)不(bu)盡(jin)相(xiang)同(tong),同(tong)時(shi)受(shou)天(tian)氣(qi)環(huan)境(jing)的(de)影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da),因(yin)此(ci)在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)澆(jiao)築(zhu)過(guo)程(cheng)中(zhong)根(gen)據(ju)實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang)靈(ling)活(huo)掌(zhang)握(wo),即(ji)在(zai)滿(man)足(zu)泵(beng)送(song)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)條(tiao)件(jian)下(xia),盡(jin)可(ke)能(neng)降(jiang)低(di)水(shui)灰(hui)比(bi),一(yi)般(ban)控(kong)製(zhi)在(zai)0.46~0.47左右,坍落度嚴格控製在15cm以下。
3.3修改設計
zaiyinglijizhongheyinglibianhuachu,caiquyixieshejishangdebiangengcuoshi,ruzaizhadunjiaozhushi,duizhadundibusanfenzhiyichu,zaiyuanshejijichushangzengjialeshuipingxiangdegouzaopeijin,jijiangyuanlaiΦ14@200改成Φ14@150;另外在閘墩與閘底板連接處增設1500mm×300mm×500mm沿閘墩通長的小暗梁,以達到減輕邊緣效應,提高抗拉伸強度,控製裂縫開展的目的。
3.4改善基麵約束條件
根據地質鑽探報告,赤山閘閘底板座落在第5層粉質粘土上,該層土地基允許承載力為250kPa,力學性質良好,為閘良好的基礎持力層。但該閘為原址翻建,在拆老閘過程中,由於種種因素,造成新閘閘基礎部分土方平均超挖0.5m深,最深處達0.8m,對超挖部分結合墊層用C20混(hun)凝(ning)土(tu)回(hui)填(tian)。澆(jiao)築(zhu)閘(zha)底(di)板(ban)時(shi)為(wei)削(xue)減(jian)應(ying)力(li),在(zai)已(yi)完(wan)成(cheng)的(de)厚(hou)大(da)混(hun)凝(ning)土(tu)墊(dian)層(ceng)上(shang)刷(shua)了(le)一(yi)層(ceng)熱(re)瀝(li)青(qing),從(cong)而(er)消(xiao)除(chu)了(le)閘(zha)底(di)板(ban)的(de)嵌(qian)固(gu)作(zuo)用(yong),釋(shi)放(fang)了(le)約(yue)束(shu)應(ying)力(li)。
3.5
施工技術 閘底板和閘墩由於混凝土體積均較大,澆築時若不注意,就會產生施工冷縫。在澆築閘底板混凝土時,要求沿短邊分層澆築,每層30cm厚,第二層澆築時必須完全履蓋第一層,倉麵上保證2~3個插入式振搗棒振搗,振搗延緩時間以混凝土表麵呈水平並出現水泥漿和不再出現氣泡、不(bu)再(zai)顯(xian)著(zhu)沉(chen)落(luo)為(wei)好(hao),第(di)三(san)層(ceng)澆(jiao)築(zhu)時(shi)與(yu)前(qian)麵(mian)要(yao)求(qiu)一(yi)樣(yang),如(ru)此(ci)反(fan)複(fu)直(zhi)至(zhi)澆(jiao)到(dao)閘(zha)底(di)板(ban)設(she)計(ji)頂(ding)麵(mian)高(gao)程(cheng)正(zheng),然(ran)後(hou)再(zai)進(jin)行(xing)第(di)二(er)輪(lun)循(xun)環(huan)澆(jiao)築(zhu),直(zhi)至(zhi)底(di)板(ban)全(quan)部(bu)完(wan)成(cheng)。對(dui)閘(zha)墩(dun)而(er)言(yan),由(you)於(yu)淨(jing)高(gao)達(da)11.5m,根據規範要求,混凝土澆築自由下落高度不宜大於2m,因此澆築時加掛串筒,操作工人深入至閘墩內部倉麵振搗,確保澆築振搗質量。同樣要求30cm一層,6個閘墩均衡上升,即第1個閘墩澆築30cm層厚後,接著澆築第2個,然後第3個,直至第6個,結束後再回到第1個澆築。經計算這樣一個循環累計澆築混凝土27m3,約需2.3h,低於規範規定的允許間歇時間3h。經過這樣操作,閘底板和閘墩混凝土澆築過程中均未產生任何施工縫。
3.6外加聚丙烯纖維
在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)中(zhong)摻(chan)入(ru)適(shi)量(liang)的(de)聚(ju)丙(bing)烯(xi)纖(xian)維(wei),由(you)於(yu)其(qi)在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)內(nei)部(bu)構(gou)成(cheng)一(yi)種(zhong)均(jun)勻(yun)的(de)亂(luan)向(xiang)支(zhi)撐(cheng)體(ti)係(xi),從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)一(yi)種(zhong)有(you)效(xiao)的(de)二(er)級(ji)加(jia)強(qiang)效(xiao)果(guo),它(ta)的(de)亂(luan)向(xiang)分(fen)布(bu)形(xing)式(shi)削(xue)弱(ruo)了(le)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)塑(su)性(xing)收(shou)縮(suo),收(shou)縮(suo)的(de)能(neng)量(liang)被(bei)分(fen)散(san)到(dao)無(wu)數(shu)的(de)纖(xian)維(wei)絲(si)上(shang),從(cong)而(er)有(you)效(xiao)地(di)增(zeng)強(qiang)了(le)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)韌(ren)性(xing),減(jian)少(shao)混(hun)凝(ning)土(tu)初(chu)凝(ning)時(shi)收(shou)縮(suo)引(yin)起(qi)的(de)裂(lie)紋(wen)和(he)裂(lie)縫(feng)。經(jing)過(guo)比(bi)較(jiao)赤(chi)山(shan)閘(zha)工(gong)程(cheng)中(zhong)選(xuan)用(yong)了(le)丹(dan)陽(yang)合(he)成(cheng)纖(xian)維(wei)廠(chang)生(sheng)產(chan)的(de)“丹強絲”牌抗裂抗滲纖維,摻入量為水泥用量的0.3%,加入該纖維後,混凝土攪拌時間由原來的60s延長至79~80s,經綜合測算,加入該纖維後每m3混凝土造價增加31元。
3.7保溫養護
由於閘底板、zhadunjiaozhujunzaidongji,suoyibixucaiqubaowenyanghucuoshi,yijianxiaoneiwaiwencha,tebiezhongyaodeyihuanshihuanmanjiangwen,chongfenfahuixubiantexing,weihunningtuchuangzaowanquanyinglisongchidetiaojian,tongshishihunningtubaochilianghaodechaoshizhuangtai,zheduizengjiazaoqiqiangduhejianshaoshousuoshishifenyoulide。jingfanfuyanjiujueding,duizhadibanhezhaduncaiqubutongdebaowenyanghufangfa。duizhadibancaiqusuliaobomo+土工織物+草簾覆蓋的保溫措施,混凝土凝固後,用35℃左右溫水濕潤養護。為了定量地觀測混凝土在凝固過程中的溫度變化情況,在閘底板的中心設置了溫度觀測點,即用Φ2cm長70cmPVC管垂直埋入閘底板混凝土中(管底部用布包住),用(yong)普(pu)通(tong)水(shui)銀(yin)溫(wen)度(du)計(ji)伸(shen)入(ru)該(gai)管(guan)內(nei)就(jiu)能(neng)及(ji)時(shi)測(ce)量(liang)出(chu)閘(zha)底(di)板(ban)混(hun)凝(ning)土(tu)內(nei)部(bu)溫(wen)度(du),同(tong)時(shi)測(ce)量(liang)出(chu)混(hun)凝(ning)土(tu)表(biao)麵(mian)即(ji)塑(su)料(liao)薄(bo)膜(mo)處(chu)的(de)溫(wen)度(du)以(yi)及(ji)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du),嚴(yan)格(ge)控(kong)製(zhi)層(ceng)與(yu)層(ceng)之(zhi)間(jian)溫(wen)差(cha)不(bu)大(da)於(yu)25℃,即混凝土中心與混凝土表麵塑料薄膜處溫差不大於25℃;混凝土表麵塑料薄膜處與環境溫差不大於25℃。
zhadunjiaozhuyouyuquanbucaiyonggangmoban,daorekuai,wenchatiduxiao,zaijiashangduixiaoluoshuanhemantangjiaoshoujia,yincizhadundebaowencuoshiwufacaiyongzhadibandenayitaofangfa,zhenduishijiqingkuangjuedingduizhaduncaiquyongtugongzhiwujiangsizhouheshangbuquanbuyanyanshishidibaoguoqilai,zaizhadunshangjintiegangmobanguacaolian,bingzaimeigezhakongzhongjiashe4盞1000W的碘鎢燈加溫,根據閘底板混凝土溫控的經驗,確保每個閘孔中相對封閉區域內的溫度控製在12~15℃之間。
4效果分析
4.1強度
在閘底板和閘墩混凝土澆築過程中,按規範要求在出料日隨機取樣,製成15cm×15cm×15cm的混凝土試塊,在溫室內標準養護28d後作抗壓試驗,經統計分析後的結果為:閘底板C25混凝土樣本容量12組,樣本最小值36.2MPa,均值38.58MPa,均方差Sn=l.43MPa,離差係數Cv=0.04,強度等級不低於設計強度等級的百分比為百分之百;閘墩C25混凝土樣本容量14組,樣木最小值25.8MPa,均值29.39MPa,均方差Sn=2.50MPa,離差係數Cv=0.085,強度等級不低於設計強度等級的百分比為百分之百。
4.2裂縫
閘底板、閘墩澆築結束後各自養護28d,經現場清理,分別組織有關人員進行了全麵細致的檢查,發現閘底板除第5號孔麵層混凝土有一些細小龜紋裂縫外,其餘部位均未發現裂
縫,這些裂縫長度均在lm以內,用塞尺檢驗縫寬均小於0.2mm,按規範規定水下混凝土裂縫寬度小於0.3mm均不需處理,所以當時采取繼續觀察的措施,但到2004年4月30日水下工程驗收時再檢查,卻發現這些裂縫沒有了,自然閉合了;對閘墩前後進行過3次全麵仔細的檢查,均未發現任何裂縫。