【泵站工程底板混凝土裂缝控制探讨】 大体积底板混凝土裂缝问题浅析

　　 摘要:在混凝土施工中，裂缝控制既是重点也是难点。施工时应采取各种控制措施，保证混凝土的浇筑质量，防止出现裂缝。本文结合某泵站工程，分析了泵站底板混凝土浇筑方案，提出了混凝土裂缝控制的技术措施，以解决此类工程的混凝土裂缝问题，更好地保证泵站底板的质量。
　　关键词: 泵站工程；底板；浇筑方案；混凝土；裂缝控制；温度
　　中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
　　近年来，我国基础建设事业发展迅速，大体积混凝土工程越来越多。而大体积混凝土施工中，裂缝是无法避免的，这是因为混凝土体积大，聚集大量水化热会导致混凝土内外散热不均匀，在受内外约束的情况下，混凝土内部会产生较大的温度应力导致裂缝的出现。最终为工程结构埋下质量隐患。因此，在混凝土施工中，裂缝控制既是重点也是难点。
　　1概述
　　某泵站工程，一期设计调水流量为100m3/s，泵站总装机容量7751kW。底板尺寸顺水流方向32.21m，垂直水流方向41.60m。底板混凝土厚1.50m，属于典型的大体积混凝土，混凝土总方量为2114m3，强度等级为C30，具有防渗(W4)与抗冻(F150)要求。大体积混凝土裂缝产生是施工重要质量问题，有效地减少混凝土有害裂缝的产生是底板浇筑关注的重点。
　　2浇筑方案
　　底板混凝土浇筑共分为3个浇筑区如图1所示，整体从左到右向前推进。混凝土采用台阶法分层浇筑(图2)，每层铺筑厚度50cm，台阶长8－10m，相邻台阶错台不小于3.0m。共计浇筑底板混凝土2237m3，按2台混凝土输送泵平均每小时输送混凝土50m3计算，用时45h。
　　
　　图1泵站底板浇筑施工平面图
　　
　　图2 泵站底板浇筑台阶法分层浇筑示意图
　　在浇筑过程中，注意以下几点:
　　(1)及时平仓。混凝土入仓后要进行及时平仓，由于底板是分层分块浇筑，钢筋较密，施工人员无法下到钢筋里面平仓，所以要及时移动混凝土泵管来达到布料均匀。
　　(2)合理振捣。在混凝土平仓后，要及时振捣，振捣要遵循快插慢拔的原则，振捣沿一定顺序进行梅花点式振捣，避免漏振，振捣棒插入的点与点之间，应相距400mm左右，振捣时间不超过15s，以不再冒出气泡为准。振捣第一层混凝土时，振捣棒头应插入距垫层面5cm处；振捣上层混凝土时，振捣棒头应插入下层混凝土5cm左右。
　　(3)合理抹压。在振捣完成后，立即用木抹子碾压一遍，然后根据天气和混凝土表面塑性收缩变形的情况，在混凝土初凝时，再进行一次全面抹压。最后在混凝土终凝前，再进行有选择性抹压，把表面产生的细微裂缝抹平。
　　(4)模板牢固，适时加荷。模板支撑必须牢固，拆模时混凝土要达到规定强度，在混凝土强度未达到1.2MPa以前，不能在幼龄混凝土上面踩踏、支模和加荷。
　　3混凝土裂缝控制措施
　　3.1温度控制指标
　　混凝土内部的最高温度不宜高于65℃，混凝土表面的养护水温度与混凝土表面温度之间的温差不得大于15℃。混凝土结构或构件在任一养护时间内的内部最高温度与表面温度之差不宜大于25℃，当周围大气温度与养护中混凝土表面温度之差超过25℃时，混凝土表面必须覆盖保温。
　　混凝土拆模时，芯部混凝土与表层混凝土的温差不得大于20℃；表层混凝土与环境之间的温差不得大于20℃。
　　3.2降低混凝土的入仓温度
　　在浇筑过程中，严格控制混凝土的入仓温度，主要采用以下几种方式:
　　(1)控制水泥材料温度低于65℃。
　　(2)成品料仓骨料的堆高不宜低于6m，必要时搭盖凉棚。
　　(3)拌和用水:可采用低温水或地下水，亦可采用加冰块降温，严禁使用日晒高温池水。
　　(4)缩短混凝土运输及等待卸料时间，入仓后及时进行平仓振捣，加快覆盖速度，缩短混凝土的暴露时间。
　　(5)混凝土平仓振捣后，采用隔热材料及时覆盖。
　　(6)混凝土达到最高温度后，温度开始下降，通过外层保温措施及内部冷却管通水冷却严格控制混凝土结构中心降温速率不超过2℃/d。
　　3.3降低混凝土水化热升温—安装冷却水管
　　为保证工程质量，尽量避免裂缝的产生，有效降低水化热温升，采取埋设冷却水管降温的措施。冷却水管采用带钢丝塑料管，管内径3.5cm，冷却水管在混凝土厚度中间设置，间距1m，水管连接采用钢管接头。冷却水管布置图见图3。
　　
　　图3 冷却水水管布置图
　　冷却水管采用钢筋支架支撑牢固，在混凝土浇筑前试通水，排除堵塞或外漏。在高温季节施工，在底板浇筑时应边通水冷却、边浇筑混凝土。通水时间为7d，前2d每4h改变一次通水方向，第3－4d为每8h交换一次通水方向，其后每半天改变一次水流方向。水管流速控制在0.6m/s，通水流量在35L/min，冷却水采用地下井水抽至水箱，通水流速，水流量通过阀门进行控制。
　　水管冷却指标:
　　(1)通水温度与混凝土内部温度之差不应超过20℃。
　　(2)水管冷却水温与水管周围混凝土结构内部温度差控制在25℃以内。
　　(3)水管进出口水温差约4～6℃。
　　(4)在早期混凝土升温阶段，水管满流量通水运行，控制混凝土内部最高温升和早期内外温差。
　　(5)4d龄期内混凝土的内部早期降温速度限制在3℃/d；其后2℃/d；水管停水后1℃/d。主要依靠控制水管流量的大小来实现这一温控指标。
　　在通水过程中，每2h检测一次混凝土及冷却水温度差，根据混凝土内部温度调节水温，及时对冷却水进行更换。在混凝土内部达到最高温度后，通水降温温度控制在每天下降1－2℃。通水冷却设专人进行管理，实行24h不间断值班。沿中心埋设四处测温点，每个测温点埋设上中下3个传感器。
　　采用冷却水管这一温控方案时，底板最易开裂的时刻仍然在混凝土浇筑后的前3d，因此仍然需要进行底板表面或仓面的保温措施。
　　3.4加强抹压收面
　　消除混凝土初期裂缝。混凝土浇筑完成后，派专人24h值班做到随时抹压。混凝土振捣后，立即用木抹子碾压一遍，然后根据天气环境和混凝土表面塑性收缩变形情况，在混凝土初凝时，再进行一次全面抹压。最后在混凝土终凝前，再进行有选择性的抹压，彻底消除塑性收缩产生的裂缝。抹压时间必须掌握恰当，过早抹压没有效果，过晚抹压消除不了混凝土表面已出现的裂缝。
　　3.5表面保温保湿养护
　　采用一层塑料膜，在加一层毛毡进行覆盖，起到保温、保湿和隔风的作用，保温时间不得少于10d；在掀除保温材料时要注意选在气温仍然较高的下午4－5点的时候，且第一次只掀除上覆盖层，底层塑料膜继续保留尽可能长的时间，起到继续保温和保湿的作用。
　　在混凝土浇筑后的早期(3－5d)遇到昼夜温差大于20℃或冷击寒潮，则需要采用一层农用塑料膜12层草袋进行覆盖，待7d后先掀除最上面的一层草袋，同样在龄期10d时可以掀除中间的那层草袋，而底层塑料膜同样尽可能保留长的时间。
　　在高温季节施工也可采用水养措施，即在底板混凝土施工成形后尽早对底板顶面进行灌水养护。
　　4温度测量
　　在混凝土浇筑过程中及浇筑后必须要进行温度测量，及时监控温度变化，对存在问题部位及时采取措施进行控制。
　　本泵站底板浇筑温度测量采用JDC－2建筑电子测温仪系列产品及普通温度计相结合的测量方式，混凝土内部埋设温度传感器。混凝土温度检测的项目主要有:大气温度、原材料温度、拌和水温度、入仓温度、混凝土温度及冷却水进出口温度。在混凝土表面1.5m高度、露天、不易破坏处设3个普通温度计测量大气温度，气温取读数的平均值，同时还要检测施工中原材料温度及拌和水的温度。
　　在混凝土泵出料口附近用测温探头、测温线固定在木棍上制成的探杆测量混凝土的入模温度。平面上在中心线、代表轴线等位置按10－15m间距布点，共布设组测点。每个测点沿高度方向布置三层测温探头，第一层在混凝土表面下100mm，第二层在中间，第三层在垫层顶面上100mm。采用普通温度计测量冷却水管进水口及出水口的温度。混凝土浇筑开始后每隔2h测温一次。当内部温度与大气温度基本相同时停止测温。监测点布置见图4。
　　
　　图4 温度监测点
　　5 结语
　　总之，底板混凝土一旦出现裂缝将对底板的受力和耐久性有很大的影响，因此，底板混凝土裂缝控制显得尤其重要。虽然混凝土裂缝产生的原因很多，但是温度裂缝确实最为主要的，因此，必须加强对温度指标的控制、降低混凝土水化热、加强表面保温保湿养护，同时在混凝土浇筑过程中及浇筑后必须要进行温度测量，及时监控温度变化，对存在问题部位及时采取措施进行控制。只有这样才能有效控制混凝土裂缝的出现，更好地保证底板的质量。
　　参考文献
　　[1] 王好收 薛文芳，引黄工程总干三级泵站副厂房底板裂缝产生原因与处理措施[J].山西水利科技,2000.S2
　　[2] 张昌达, 泵站底板大体积混凝土裂缝控制[J].城市建设理论研究,2012.04
　　 注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。