中国水利水电第三工程局有限公司
摘要：裂缝是混凝土工程中一种普遍的缺陷，轻微的影响美观，严重的甚至危及结构安全，其形成的原因复杂，影响因素如设计、地质、原材料、施工、环境等方面。本文通过一个寒冷地区隧洞衬砌混凝土的工程实例，分析和研究裂缝控制，总结出一套针对该工程特点的裂缝控制综合方案。
关键词：混凝土；裂缝；控制方案
1.前言
工程位于辽宁省境内，地处寒冷地区，主体工程为输水隧洞，混凝土衬砌厚度30-35cm，强度等级为C35。隧洞围岩类别为II-V类围岩，部分地方裂隙水较多，在前期混凝土衬砌施工中，部分地段混凝土出现较多裂缝。为此，拟通过检测目前使用的混凝土各项变形性能和热学性能参数，进一步优化混凝土配合比，使混凝土自身体积变形收缩尽可能小或微膨胀，并通过合理的浇筑分段长度、拆模时间、保温措施、裂隙水处理等措施，减少衬砌混凝土的裂缝。
2.研究方案
针对该工程位于寒冷地区、围岩较差且渗水、薄壁结构、泵送混凝土用水量大等实际特点，初步拟定研究方案如下：
1）进行混凝土原材料各项性能检测，优选原材料；
2）对工程用混凝土配合比调配并进行力学性能、热学性能、变形性能、耐久性能试验，分析试验结果，提出变形性能优良的混凝土配合比；
3）提出现场混凝土浇筑工程的施工流程及施工方案；
4）对出现的缺陷修复。
3.试验研究
3.1.原材料试验
经原材料试验，对比规范选定合格优质的原材料如下：
水 泥：辽宁交通水泥有限责任公司坚霸牌P?O 42.5级；
粉煤灰：丹东华能实业有限公司生产的F类Ⅱ级粉煤灰；
抗裂防水剂：安徽润安建材科技有限公司RCMG-7B型抗裂防水剂；
减水剂：安徽润安建材科技有限公司聚羧酸高性能减水剂（缓凝型）；
引气剂：安徽润安建材科技有限公司RCMG-11A引气剂；
拌和水：采用施工现场地下饮用水；
细骨料：桓仁南飞砂石经销处天然砂；
粗骨料：水电三局碎石场生产的5-10mm、10-20mm、20-40mm人工碎石。
3.2.配合拌和试验
3.2.1.配合比确定
经现场多次配合比试验，确定C35W12F200隧洞衬砌泵送混凝土基准配合比参数见表 3-1。
3.2.2.试验内容
根据以上配合比参数及抗裂防水剂等材料用量的确定，以混凝土达到微膨胀或不收缩的效果，从而确定最终最佳配合比。因此分别需要进行的试验项目见表 3-3。
图 0-4 绝热温升对比图
3.2.4.分析结论
从试验数据及图形对比可以得出，随着抗裂防水剂掺量的增大混凝土的收缩得到补偿并出现微膨胀的效果，但由于抗裂防水剂无增加抗压强度的效果，其替代了胶材采用内掺法，也造成抗压强度等力学性能随着掺量的增加而降低，绝热温升与水泥用量成正比且变化较小。掺量在8%和10%时，已使混凝土28d强度低于C35混凝土配合比的配置强度，从而对此不考虑使用，或采用外掺法进行调整使用。掺量6%和6%+纤维时混凝土的各项性能均能满足配合比设计要求，6%+纤维时收缩得以更好的补偿并能提高了抗拉性能，由于6%+纤维的设计要再次增加混凝土纤维添加的材料成本以及在施工中的泵送性能降低，因此作为备选方案。最终确定推荐掺量6%的配合比为施工配合比，配合比见表 3-5。
3.3.现场拌和及施工
3.3.1.拌和生产中质量控制
1）本标段混凝土成品料均由拌和站拌制，由试验室人员对混凝土拌和的原材料、外加剂浓度、出机口性能、现场坍落度损失等指标进行控制，应满足施工、设计及规范要求；
2）冬季施工中要注意了解并掌握当地长、中、短期天气预报，负温下施工时，要加强质量控制工作，施工前编制详细施工计划，做好适当的防冻保温措施（如采用保温被覆盖已浇混凝土等），混凝土出机口温度低于5℃时，采用骨料保温、预热、加热水温的办法，水温不得超过60℃；
3）砂石料进场前，必须对骨料充分脱水，并清洗干净。骨料采用廊道输送，在砂石料仓设遮雪棚，尽量减少其含水量，防止冰雪进入料仓，避免骨料中有冻块。
3.3.2.浇筑施工方案
1）按照设计图纸要求及钢模台车布置确定每段12.0m进行分仓浇筑，衬砌混凝土施工采用先边顶拱、后底板的衬砌形式；
2）浇筑仓位尽可能采用人工或机械清理，不宜用风、水枪冲洗；
3）混凝土运输做到连续、均衡、快速、及时地将混凝土从拌合站运到浇筑地点；混凝土转料、卸料时混凝土最大自由下落高度控制在1.5m以内，保证整个过程中混凝土骨料不分离、不漏浆、不泌水。同时选用的混凝土运输设备和运输能力均与混凝土拌合、混凝土浇筑能力、仓面情况相适应；
4）为保证坍落度满足混凝土浇筑工艺的要求，必须考虑由于运距和运输时间过长而造成的坍落度经时损失问题；
5）混凝土浇筑时必须先铺一层3cm的同标号水泥砂浆或不小于10cm厚的同标号一级配混凝土，两侧拱混凝土上升应均衡，浇筑高差小于80cm。侧拱混凝土衬砌下料采用橡胶软管接泵管，每节橡胶软管长度为1.5m，为避免下料点集中，人工用绳子拴住橡胶软管，拖动橡胶软管向左右方向调整，随着浇筑高度，将橡胶软管逐段拆除，为便于排水，每层混凝土亦可由中部向两边分坡或一边向另一边放坡，仓内混凝土高差以不大于1m为原则。
6）顶拱混凝土衬砌下料采用混凝土泵管从顶拱水平进入仓内用90°弯管向两边分叉，混凝土泵管布置于钢筋上，仓内的泵管采用1m左右的短管，以便于拆、接，采用退管法下料浇筑施工，附着式振捣器辅以软轴振捣器振捣，并应防止过震；
7）混凝土全部采用混凝土搅拌运输车运输，混凝土搅拌车罐体设置活动的保温棉被。到达卸料点后汽车的等待时间一般不超过0.5 h，超过1.0 h的须先检测温度，如已达到允许的浇筑温度时则按废料处理，不得入仓；当混凝土温度小于并接近允许值时，必须在仓内进行摊薄处理。
8）拆模后及时做好保温及养护措施，减少混凝土内外温差过大及干缩导致的裂缝，冬季混凝土的养护以保温为主，不得洒水养护，混凝土拆模后立即喷专用养护剂，再盖保温被，防止混凝土本身的水分蒸发、散失，从而保证混凝土水化过程的顺利进行。
3.3.3.浇筑质量评定
对浇筑完成的分段12m衬砌混凝土进行外观质量验收评定，验收结果见表 3-6。
3.3.4.缺陷处理方案
对可能出现或可能出现的缺陷拟定一下处理方案：
1）对麻面、蜂窝使用丙乳和801胶分别添加一定的水稀释后修补；
2）裂缝分类：
Ⅰ类：宽深裂缝：素混凝土缝宽>0.3mm，缝深基本穿透结构厚度、钢筋混凝土缝宽0.3-0.4mm，其中又分为ⅠA宽深渗水裂缝、ⅠB类宽深干裂缝两项；
Ⅱ类：浅表裂缝：素混凝土缝宽≤0.3mm、缝深≤1/10混凝土厚、钢筋混凝土缝宽≤0.3mm（一段竖井前≤0.25mm）缝深不超过钢筋保护层，其中又分为ⅡA类浅表渗水裂缝、ⅡB类浅表干裂缝两项；
3）处理方案
ⅠA类：主要以防渗灌浆为主加固处理为辅，先进行缝面清理，观测渗漏水分布，有针对性的布孔，利用水溶性聚氨酯灌浆，面干后沿裂缝打磨宽10cm条带，刮涂2mm厚环氧胶泥。
ⅠB以补强灌浆为主加固处理为辅，沿裂缝打磨清理宽10cm条带，布孔，压稀释剂，刮涂2mm厚环氧胶泥封闭，灌注HK-G-2型环氧浆液。
ⅡA类主要以防渗灌浆为主表面刮涂处理为辅处理方法基本与ⅠA类类似。ⅡB类浅表干裂缝以表面处理为主：沿裂缝打磨清理宽10cm条带，刮涂2mm厚环氧胶泥作为保护层。
注：刮涂环氧胶泥应沿裂缝两端各延长50cm保护层，以防止裂缝发展。
4.结语
混凝土裂缝对建筑的外观及结构安全性有着很大的威胁，其形成的原因错综复杂，需多方协作控制裂缝产生，在各类工程中相互借鉴裂缝防治经验，制定适宜的控制方案。应以前期预防结合施工过程控制为主、缺陷处理为辅原则，从而使裂缝缺陷在可控范围。
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论文作者:雷静,汪显军,路郑郑,罗跃进
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/5
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 骨料论文; 隧洞论文; 性能论文; 工程论文; 泵管论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;