浅析导流泄洪洞衬砌混凝土裂缝成因及预防措施

1、    浅析导流泄洪洞衬砌混凝土裂缝成因及预防措施    梁艳萍摘 要：在导流泄洪洞混凝土衬砌施工中常常会出现混凝土裂缝，其中有些裂缝会影响混凝土的结构安全，影响导流泄洪洞的正常运行。结合南河水库导流泄洪洞工程，分析了裂缝产生的原因，并制定了预防措施，实践证明，这些预防措施的实施取得了良好的效果，对其他类似工程有一定的参考价值。关键词： 衬砌混凝土 裂缝成因 预防措施1 工程概况南河水库导流泄洪洞洞身段长度448m，城门洞型，衬砌混凝土厚度0.5m，衬砌后断面尺寸为4m×5.2m。洞身底板至拱脚以下0.2m混凝土设计标号为c40w6f200高强

2、耐磨蚀混凝土，顶拱为c25w6f200钢筋混凝土。2 施工方法洞身混凝土浇筑9m为一仓，设施工缝，分布筋不断开，0+25、0+79、0+142、0+196、0+259、0+313、0+340、0+394、0+439处设变形缝，填充2cm厚泡沫板。按照设计分仓，底板及1.2m侧墙采用组合钢模板，地泵输送混凝土入仓。顶拱及侧墙采用钢模台车，地泵输送混凝土入仓，浇筑至拱脚位置处改换c25配合比。从6月28日开始洞身混凝土衬砌，至9月13日底板浇筑25仓（0+250+250，共225m），顶拱及侧墙浇筑13仓（0+250+142，共117m）。混凝土表面裂缝几乎每仓都有，一般在拆模3天后裂缝开始出现，

3、底板及1.2m侧墙，裂缝从施工缝处向下延伸，侧墙及顶拱裂缝从施工缝处向顶拱发展，呈线形分布，比较有规律。大部分仓c40混凝土侧墙部位出现裂缝，并有多条渗水，顶拱c25裂缝较少。3 裂缝产生原因分析混凝土是一种抗拉强度很低的脆性材料，抗拉强度只是抗压强度的1/101/20。导致导流洞衬砌混凝土产生裂缝的因素很多，错综复杂。裂缝往往是由内因和外因共同作用形成的。裂缝产生的主要影响因素有地质条件、结构设计、温度应力、收缩变形、材料、施工等。针对南河水库导流泄洪洞裂缝产生的原因，根据实际调查发现，主要在c40混凝土部位出现了裂缝，从以下几个方面进行了分析：原材料；配合比；施工；环境因素等影响。3.1原

4、材料分析混凝土原材料的质量，对其抗裂性能有较大影响，应严格控制。导流泄洪洞洞身c40混凝土所用原材料，经过试验室检测均合格。但原材料的品质会影响混凝土单方用水量，通过改善原材料可以降低水泥用量，降低混凝土绝热温升。3.2 配合比分析本工程c40混凝土施工配合比如下表所示。设计坍落度180200mm。前期按此配合比施工存在混凝土裂缝。混凝土初期硬化期间水泥放出大量的水化热，内部温度不断上升，在混凝土表面形成拉应力，后期降温过程中，由于受到其他混凝土构件的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。同时，气温（或者混凝土表面温度）也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，便会出现

5、裂缝。因此混凝土配合比中水泥用量是影响混凝土裂缝的重要因素，本工程裂缝产生部位是高强泵送混凝土，水泥用量较大，通过优化原材料，对施工配合比进一步优化，是解决问题的一种有效途径。在满足混凝土各项设计指标的情况下，应尽可能的降低混凝土配合比中的水泥用量，降低混凝土的绝热温升，从而减少混凝土裂缝。3.3 施工因素分析混凝土施工过程中，拌合、运输、浇筑、拆模、养护等是混凝土质量控制的关键环节。经检查混凝土在拌合、运输、浇筑环节设备配置合理，能满足每仓连续浇筑的要求，各环节均有专职质检员进行监控，运输到仓面的混凝土质量满足设计和施工要求，主要在振捣和养护方面存在问题。3.3.1 振捣影响混凝土漏振会使密

6、实性受到影响，混凝土因为不均匀产生裂缝；混凝土过振，会造成水泥浆与砂分离、石子下沉，在表面形成砂层，造成混凝土裂缝。因此应加强振捣的施工控制。3.3.2 拆模养护影响根据水电水利工程模板施工规范dl/t5110-2000，现浇结构底模拆模时的强度要求，本工程顶拱混凝土强度达到设计强度的75%即可拆模。本工程钢模台车拆模时符合规范要求。安排专人负责养护，但后续施工仍然出现裂缝。应改变养护的方法。3.4 环境因素影响（内外温差影响）经实际考察，洞内存在穿堂风，影响混凝土表面的温度和湿度。新浇筑混凝土水化热较大，脱模之后内部温度很高，如果有风吹过，造成表面温度降低较快，内外温差较大，容易产生裂缝；因

7、为有风吹过，混凝土表面水分损失较快，补水不及时，易造成干缩裂缝。4 预防措施根据前面的分析，裂缝产生的主要影响因素有地质因素、温度应力、收缩变形、材料、施工等。通过原因分析，决定从改善原材料、优化配合比、提高施工质量、改善外部环境等方面采取措施，预防裂缝的产生，具体措施有：4.1 改善原材料质量4.1.1 采用水化热较低的p·o42.5普通硅酸盐水泥，从而达到降低混凝土绝热温升的目的。4.1.2 选择级配良好的砂子，避免颗粒间存在空隙，降低水泥用量。减少砂中的有害物质，如有机质、粘土、硫酸盐等会使得混凝土强度与耐久性降低，极易发生干缩，使用前应加强检测，将其控制在标准范围内。4.1.

8、3 粗骨料级配应合理，避免粗骨料有较大的空隙。对粗骨料的针、片状含量加以控制，减少混凝土薄弱层面。4.2 优化混凝土配合比在改善混凝土原材料的基础上，对混凝土配合比进行了优化，优化后配合比水泥用量减少了46kg/m3，降低了混凝土的绝热温升，混凝土的28天抗压强度和抗冲磨强度均能满足设计要求。4.3 加强施工质量管理4.3.1 根据气候条件，加强对砂石骨料（特别是砂子）含水量检测，及时调整施工配合比，保证混凝土水胶比不变，严格控制混凝土的坍落度，每仓浇筑时加大坍落度测量频次，保证设计的坍落度和和易性。4.3.2 混凝土浇筑时，应按一定厚度、次序、方向分层入仓，卸料高度应严格控制，并及时平仓，防

9、止出现骨料堆积现象，使用插入式振捣器应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，不得遗漏，做到均匀振实。移动间距不大于振捣棒作用半径的1.5倍， 振捣上一层时应插入下层5cm，以消除两层间的间隙。浇筑混凝土应连续进行。如必须间歇，其间歇时间应尽量缩短，并应在前层混凝土初凝之前，将次层混凝土浇筑完毕。4.3.3 确定合理的拆摸时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。4.3.4 加强养护。混凝土早期的前7天，水化热大，混凝土强度及弹性模量急剧变化。内部产生残余应力，与温度应力进行迭加，而早期混凝土本身抗拉强度低、抗裂性就差，早期养护尤为重要。养护期一般不少于7昼夜。拆模后，采用贴塑料薄膜保水养护，既保持混凝土的表面温度，又使混凝土表面处于长期湿润状态，防止了因表面干缩出现裂缝。4.4 改善环境。在洞口两侧悬挂保温帘，防止穿堂风对混凝土表面温度和湿度的影响。并在混凝土拆模后及时覆盖，防止因风吹，混凝土表面的水分损失而产生的裂缝。5 结语采取以上措施，复工之后，混凝土底板澆筑7仓（0+2500+313），侧墙及顶拱浇筑16