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大体积混凝土裂缝控制措施浅析
来源:中国纤维网 添加人:service4 添加时间:2018-5-18

    

1 概述

  混凝土浇筑中的裂缝控制是长期困扰人们的一个难题。尤其对水闸闸底板和闸墩而言,一方面它们混凝土体积大,另一方面这些部位混凝土标号相对较高,因此更易开裂。裂缝会加速混凝土碳化和钢筋锈蚀,并产生恶性循环,严重破坏混凝土结构的安全性和耐久性,所以裂缝控制显得更为重要。笔者结合对赤山闸、陈家边站除险加固工程的施工管理实践,通过修改完善设计、优化原材料、合理设计配合比、强化施工技术和管理、外加纤维等措施,较好地解决了闸底板、闸墩等部位大体积混凝土裂缝控制问题。

2工程概况

  赤山闸、陈家边站除险加固工程均为秦淮河流域重要的水利基础设施,其加固工程分别采取原址拆除翻建和移址拆除新建闸站结合的形式,工程内容主要包括老闸站拆除、新建5孔每孔6m、总流量为300m3/s的节制闸和流量为11m3/s的抽水泵站各1座,以及管理区更新改造等。其中节制闸闸底板尺寸为15m×36.3m(垂直水流方向) ×1.0m(齿坎处为1.5m),混凝土浇筑量近600m3;闸墩尺寸为15m×1.0m×11.5m,6个闸墩混凝土浇筑量近1100m3。考虑到整体质量和工期要求,闸底板和闸墩C25混凝土均一次连续浇筑完成,分别历经63.5h和96h。2003年10月30日正式开工,2004年4月30日闸站主体水下工程顺利通过阶段验收,初步发挥挡洪排涝效益。

3控制裂缝措施

3.1原材料

  严格控制砂、石材料的质量和技术标准,浇筑闸底板和闸墩时,单独采购一批细度模数在2.4以上、含泥量在1%以下的黄砂,石子要求级配合理含泥量也在1%以下,并提前一周将散装水泥进货入仓,从而降低了混凝土浇筑时散装水泥的温度,控制了水化热的升温,根据混凝土浇筑时现场随机抽样测量,混凝土入仓温度一般在10℃左右。

3.2混凝土配合比

  施工前在监理的监督下,承包商现场取样水泥、黄砂、石子等材料送到有资质的单位做了C25混凝土配合比试验,出具的试验报告中C25混凝土配合比为水泥:黄砂:石子=l:2.15:3.33,即每m3混凝土水泥用量达344kg。后经业主、监理、设计、施工等单位专门研究,认为该配合比水泥用量偏大,这样势必对混凝土水化热控制不利,决定掺入一定数量的优质粉煤灰,以降低水化热。并按此方案。重新做配合比试验。结果为水泥,黄砂,石子=l:20.45:3.40,即每m3混凝土水泥用量减少至320kg,粉煤灰掺量为水泥用量的15%。另外混凝土的水灰比尽管在试验报告中已明确,但由于黄砂、石子等材料的含水量每批次不尽相同,同时受天气环境的影响较大,因此在混凝土浇筑过程中根据实际情况灵活掌握,即在满足泵送工艺要求条件下,尽可能降低水灰比,一般控制在0.46~0.47左右,坍落度严格控制在15cm以下。

3.3修改设计

  在应力集中和应力变化处,采取一些设计上的变更措施,如在闸墩浇筑时,对闸墩底部三分之一处,在原设计基础上增加了水平向的构造配筋,即将原来Φ14@200改成Φ14@150;另外在闸墩与闸底板连接处增设1500mm×300mm×500mm沿闸墩通长的小暗梁,以达到减轻边缘效应,提高抗拉伸强度,控制裂缝开展的目的。

3.4改善基面约束条件

  根据地质钻探报告,赤山闸闸底板座落在第5层粉质粘土上,该层土地基允许承载力为250kPa,力学性质良好,为闸良好的基础持力层。但该闸为原址翻建,在拆老闸过程中,由于种种因素,造成新闸闸基础部分土方平均超挖0.5m深,最深处达0.8m,对超挖部分结合垫层用C20混凝土回填。浇筑闸底板时为削减应力,在已完成的厚大混凝土垫层上刷了一层热沥青,从而消除了闸底板的嵌固作用,释放了约束应力。

3.5施工技术

  闸底板和闸墩由于混凝土体积均较大,浇筑时若不注意,就会产生施工冷缝。在浇筑闸底板混凝土时,要求沿短边分层浇筑,每层30cm厚,第二层浇筑时必须完全履盖第一层,仓面上保证2~3个插入式振捣棒振捣,振捣延缓时间以混凝土表面呈水平并出现水泥浆和不再出现气泡、不再显著沉落为好,第三层浇筑时与前面要求一样,如此反复直至浇到闸底板设计顶面高程正,然后再进行第二轮循环浇筑,直至底板全部完成。对闸墩而言,由于净高达11.5m,根据规范要求,混凝土浇筑自由下落高度不宜大于2m,因此浇筑时加挂串筒,操作工人深入至闸墩内部仓面振捣,确保浇筑振捣质量。同样要求30cm一层,6个闸墩均衡上升,即第1个闸墩浇筑30cm层厚后,接着浇筑第2个,然后第3个,直至第6个,结束后再回到第1个浇筑。经计算这样一个循环累计浇筑混凝土27m3,约需2.3h,低于规范规定的允许间歇时间3h。经过这样操作,闸底板和闸墩混凝土浇筑过程中均未产生任何施工缝。

3.6外加聚丙烯纤维

  在混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维,由于其在混凝土内部构成一种均匀的乱向支撑体系,从而产生一种有效的二级加强效果,它的乱向分布形式削弱了混凝土的塑性收缩,收缩的能量被分散到无数的纤维丝上,从而有效地增强了混凝土的韧性,减少混凝土初凝时收缩引起的裂纹和裂缝