吉林省水利水电工程局第一工程处 吉林长春 130012
摘要 ：裂缝问题产生根据不同的角度其分类情况也是不同的。在泵站结构中时常开裂的部位包括底板、流道、挡水墙以及电机大梁等,其中尤以在底板和流道发现的裂缝居多,而底板和流道结构中发现的混凝土裂缝一般出现施工期,主要原因是温度应力过大。因此本文简单阐述了裂缝的原因后总结了有效的解决方案。
关键词 ：泵站 ; 裂缝分析 ;对策；控制
一、 施工期泵站裂缝成因分析
1、底板裂缝的原因分析
混凝土导热性能较差,大量的水化热量积贮底板中心,底板内部温度升高幅度较大 ; 而底板的四周、顶面以及底面分别与大气和地基接触,通过热对流和热传导散出部分水化热量,温度升高幅度有限。与升温幅度对应,底板内部热膨胀变形较大,表面热膨胀变形较小,内部混凝土的热膨胀变形受到表层混凝土的约束,因此,底板表面出现拉应力,而内部则出现压应力。考虑到混凝土早期抗裂强度性能有限,因此后期底板中心的拉应力较大,一旦开裂,裂缝将从内部向表面扩展。
2、 流道裂缝的原因分析
与底板相似,流道结构早期也呈现出“内热外冷”的分布规律,混凝土表面拉应力较大,很有可能从表面开裂。在流道中早期发现的裂缝一般出现在厚度较大的墩墙部位,结构越厚,内外温差越大,混凝土开裂的可能性相应增大。在后期,流道结构的温缩变形受到了前期浇筑的混凝土底板的强约束作用,结构中出现了较大的拉应力。流道后期一旦发现裂缝,后期底板对流道的约束作用越强开裂的可能性越大。
3、混凝土裂缝的原因分析
(1)混凝土的施工工艺如果控制不到位 ，会严重影响施工质量，导致裂缝的产生 。主要是由于搅拌的不均匀 、时间过长或过短， 以及泵送混凝土时水泥与水的配合比等都会对其产生影响。另外，骨料的下沉 ，塌落度的不适以及钢筋预埋件扰动、模板变形或拆除过早等问题都是造成混凝土出现裂缝的主要原因。
(2) 如果温度控制不好，在浇筑之前 ，没有对原材料进行必要的降温和遮阳等防护措施，以及混凝土出机口的温度 ，这些都会造成泵站混凝土裂缝的产生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，浇筑之后的保温措施以及初期养护时没有进行必要的防晒防冻等措施，都会对其产生严重的影响。
(3)混凝土施工分层不当，以及管理组织不合理都是造成裂缝问题产生的原因。另外，对于混凝土搅拌到浇筑的空间内，时间及浇筑顺序，均匀与否还有接缝的处理是否恰当，都是影响混凝土浇筑质量的重要原因。
二、 泵站温控防裂对策
1、 优选混凝土
在结构设计中,应根据泵站各个部位承受荷载的实际情况合理地确定混凝土的强度等级。在混凝土各项物理性能可以满足工程要求的前提下,应尽可能降低混凝土的强度等级,尤其是内部大体积混凝土的强度等级。混凝土的强度等级越高,水泥的用量必然越大,水化热量相应增加,早期的内外温差和后期的降温幅度随之增大,混凝土前、后期开裂的风险均有所增加。除了设法降低混凝土的强度等级外,选择中热或低热水泥、选择低热膨胀性的骨料、掺入减水剂、微膨胀剂等外加剂或掺入硅粉、钢纤维以及聚丙烯纤维等均可以提高混凝土的抗裂性能。
2、配筋设计的优化
在对泵站底板、流道等易裂部位配筋时,除了应按结构承载和正常使用的相关要求配置受力钢筋外,还应在混凝土表面适当地增配部分温度钢筋来提高混凝土的抗裂性能,温度钢筋的直径宜控制在 10-14mm 之间,间距宜控制在100-150mm 之间,温度钢筋宜布置在受力钢筋的外侧,与混凝土边缘的距离宜控制在 25-30mm 左右。在表面增配温度钢筋后,混凝土早期表面开裂的风险相应减小,但这种钢筋对后期的贯穿性裂缝限裂作用不大。
3、合理的分块浇筑混凝土
分块浇筑是指根据泵站结构的具体形式,有计划、有目的地利用临时施工缝将整体结构划分成多个独立的块体进行间隔浇筑。这样施工一方面是受制于施工方的混凝土的生产能力,更重要的是通过合理的分块浇筑,可以有效地控制混凝土早期的内外温差以及基础对上部结构的约束作用,减小混凝土前、后期开裂的风险。
4、 降低浇筑温度
混凝土施工过程中应尽量降低浇筑温度。浇筑温度越低,混凝土早期的内外温差和后期的温降幅度也越小,混凝土前、后期开裂的可能性也相应降低。在施工过程中,可以根据施工现场的实际情况来确定具体的降温措施,如地龛取料来降低骨料的温度、加冰或冰水拌合、运输过程中遮阳隔热保温、避开高温季节浇筑等等。
5、混凝土温度养护控制
为了合理控制混凝土内部温度，需要使泵El的混凝土出机温度控制在一定的范围之内，白天天气炎热时，可采用搭建遮阳棚以及骨料洒水的方式进行降温工作；混凝土的表面保护及护养工作也是必不可少的，需要安排专职人员进行轮班巡查，一般的护养工作开始与浇筑完成之后的20及18小时之内，温度过高时可进行提前养护采用 l-5cm 的外包编织袋或薄膜以及土工布然后加上防水薄膜的方式进行遮阳保湿工作，避免阳光的直射 。一般养护时间不少于 28 天，并在验收之前进行必要的维护和保护工作 。内外温差过大是混凝土早期表面开裂的主要原因,在混凝土表面覆盖合适的保温材料后,混凝土内外温差相应减小,表面应力状态明显改善,早期表面开裂可能性明显减小。但保温后混凝土后期降温幅度有所加大,因此一昧地强调加强表面保温也是不合适的。
6、通水冷却
过去,在混凝土内部布置冷却水管通水冷却一般用于混凝土重力坝或拱坝施工,在水闸、泵站这类水工建筑物中应用得较少。通水冷却可以有效地带出混凝土内部的水化热量,相应降低混凝土的内外温差和后期的降温幅度,有力地提高了混凝土的抗裂性能。
三、 结束语
总之，水利工程中泵站建设的施工裂缝问题要引起重视，水利是我国国民经济的支柱产业，而泵站是水利工程的重要组成部分，为我国社会经济的发展发挥了重要作用。本文结合自身经验针对这一问题进行了详细地研究及调查，同时提出了防护措施，为泵站的使用及维护提供了可实行方案，减少了不必要的麻烦与损失，希望供广大同仁借鉴。
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论文作者:张艳秋
论文发表刊物:《防护工程》2017年第3期
论文发表时间:2017/6/28
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 泵站论文; 底板论文; 温度论文; 表面论文; 后期论文; 《防护工程》2017年第3期论文;