青居水電站廠房現(xiàn)澆混凝土樓板的裂縫防治

摘　要: 在青居水電站的建設中, 為節(jié)約資金, 就地取材, 采用了流域所特有的特細沙混凝土施工電站的現(xiàn)澆樓板。為避免樓板產(chǎn)生裂縫影響電站的達標投產(chǎn), 我局與設計、監(jiān)理和業(yè)主單位, 以及其他建設各方共同配合摸索出了一套樓板裂縫防治的措施, 從混凝土施工的各個方面、各個工序杜絕了現(xiàn)澆樓板貫穿性裂縫的產(chǎn)生。

關鍵詞: 混凝土干縮; 裂縫特性; 負筋保護層; 配合比改良; 混凝土模板; 裂縫防治; 青居水電站

      隨著我國水電建設開發(fā)腳步的加快, 開發(fā)商(業(yè)主) 對水電站建設質量的要求也越來越高, 對混凝土裂縫的產(chǎn)生也備受關注。近幾年, 在嘉陵江流域的水電站建設中, 現(xiàn)澆混凝土板的裂縫防治一直是困擾施工單位的一大難題, 在四川華能青居水電站廠區(qū)樞紐的混凝土工程施工中, 我們會同設計、監(jiān)理和業(yè)主, 就水電站廠房現(xiàn)澆混凝土樓板的裂縫防治進行了商討, 摸索出了一套防治措施, 供大家參考。

1　混凝土干縮和樓板裂縫的成因

      混凝土的干縮主要是因澆筑后的混凝土置于未飽和空氣中, 使表面水分散失、內部水分蒸發(fā),內外濕度梯度產(chǎn)生很大的毛細管壓力, 從而引起的體積縮小變形?；炷粮煽s變形僅發(fā)生在混凝土的表層, 一般厚度在0. 2 m 左右, 因此, 可以認為現(xiàn)澆混凝土樓板的收縮變形絕大部分是由混凝土干縮引起的。

     在沒有約束的條件下, 混凝土樓板的收縮可以自由完成, 它只會引起構件尺寸的縮短, 而不會產(chǎn)生裂縫, 但邊界受到約束時就會產(chǎn)生應力。當應力超過同期混凝土的抗拉強度時就會產(chǎn)生裂縫。水電站現(xiàn)澆樓板是受約束最多最復雜的構件之一, 在工程實踐中, 我們發(fā)現(xiàn)是樓板出現(xiàn)裂縫, 而不是梁柱出現(xiàn)裂縫。

2　現(xiàn)澆樓板裂縫的特征

      通過對以往嘉陵江流域幾個電站的建設情況分析判定, 現(xiàn)澆樓板裂縫出現(xiàn)的情況大致可分為以下幾點:

(1) 流域特細沙混凝土樓板發(fā)現(xiàn)的裂縫多于外購中粗沙混凝土樓板;

(2) 裂縫一般出現(xiàn)在板角處, 呈45°斜角發(fā)散, 或與墻體陰角邊相垂直, 平行于梁側邊; (3) 裂縫大多為貫穿裂縫, 長度不等, 寬度一般在1 mm 左右;

(4) 夏季澆筑混凝土裂縫多于冬季澆筑混凝土。

3　施工中控制措施的摸索

3. 1　設計方面

     吸取了以往工程的經(jīng)驗教訓, 主要對板的配筋進行了“改良”。盡量采用小型號鋼筋, 兩端板格區(qū)采用上下雙層負筋, 在構架柱的支座位置增加鋼筋片網(wǎng)等。

3. 2　施工方面

(1) 鋼筋工程。因在水電站現(xiàn)澆樓板中各種線路管線過多, 使鋼筋與混凝土的粘結度減小, 從而造成了現(xiàn)澆樓板在混凝土成型后應力不均, 出現(xiàn)一些細小的規(guī)則裂縫。而在施工中人為或機械碰撞鋼筋, 造成鋼筋保護層過大, 間接導致了裂縫的形成。

針對上述鋼筋工程在施工中的裂縫成因, 相應采取措施, 未雨綢繆, 是可以防患于未然的。水電站現(xiàn)澆樓板預埋管線過多是不可避免的, 但應盡量使管線走向規(guī)則, 避免集中布置。施工中, 為預防人為踩踏板筋, 可在鋼筋網(wǎng)上用模板設置供人行走的跳板, 盡量減少人為或機械損壞、踏壞鋼筋。在鋼筋的綁扎過程中, 采用混凝土塊作為鋼筋保護層墊塊, 要確保鋼筋保護層厚度為1. 5 cm。

(2) 模板工程。市場經(jīng)濟條件下的建筑市場,利潤與成本是建筑企業(yè)長期思索的課題。而配備

      模板的套數(shù)與其周轉期的長短則直接關系到成本的大小。而因拆模過早、混凝土強度未達標或因模板支撐系統(tǒng)不牢或樓面荷載影響造成樓板超值撓曲, 也可能會造成板中的通長裂縫。

      一般應根據(jù)工期要求, 配備足夠數(shù)量的模板,混凝土應達到拆模強度要求后方可允許拆底模,并應考慮到安裝現(xiàn)澆結構的上層模板及其支撐時, 下層模板應具有足夠的荷載承載能力。模板支撐系統(tǒng)應設置合理, 支撐立桿應采用U48、壁厚不小于3. 5 mm 的鋼管, 其步距和跨距不大于90cm。在模板拆除過程中, 應盡量避免隨意亂扔鋼管沖擊樓板而對其造成不可恢復的裂縫和變形。

      另外, 在青居水電站安裝間和廠房值班層現(xiàn)澆樓板施工中, 在施工模板內側貼PVC 板, 一方面保證了混凝土的外觀質量, 達到了“不裝修”的效果; 另一方面使得混凝土澆筑面平整, 避免了樓板的局部應力集中。

(3) 混凝土工程。

      ①改進混凝土配合比。為節(jié)約工程投資, 混凝土中的沙仍然采用嘉陵江流域的特細沙, 但對其配合比進行了改進。改進前配合比和改進后配合比的比較情況見表1。

　   在混凝土中摻加FND2A 高效減水劑, 對混凝土的減水增強作用明顯, 大大增強了混凝土的抵抗坍落度的能力, 改進了混凝土的和易性, 且有一定的早強作用。廠家提供的參考摻量為0. 5%～0. 8% , 經(jīng)過前期廠房底板基礎混凝土澆筑的實踐, 在現(xiàn)澆樓板中提高了0. 5 個百分點, 從而顯著增強了混凝土的和易性, 便于混凝土振搗。單位用水量的減少, 減少了混凝土的干縮量。另外, 水泥和粉煤灰單位用量的減少, 更具有經(jīng)濟實用價值;

②混凝土拌制。以往電站混凝土拌制程序單一, 忽略了混凝土拌制方法對裂縫的影響。在青居水電站混凝土拌制過程中, 一方面按規(guī)范要求保證混凝土的拌制時間; 另一方面, 針對外加劑摻入時間, 根據(jù)廠家推薦的幾種摻法作了大量的對比試驗, 其結果表明: 略后于水加入對混凝土坍落度的改善更為明顯。在拌制安裝間樓板混凝土時, 采用在攪拌過程中FDN 2A 溶液略后于拌和水1～2m in 加入, 其結果為混凝土的坍落度提高30%左右, 從5～7 提高到6～9, 大大增強了混凝土的和易性, 便于倉內混凝土振搗作業(yè);

③鋁粉(氧化鋁)的應用?，F(xiàn)澆混凝土樓板的裂縫主要是因混凝土干縮引起的。根據(jù)國外20 年的混凝土干縮試驗資料, 14 d 完成20 年干縮量的14%～ 34% , 90 d 完成40%～ 80% , 1 年完成66%～ 85%。從中可以

      看出, 樓板混凝土的干縮主要在第1 年內完成, 早期干縮量較小, 混凝土干縮補償材料應當選用晚齡期膨脹劑。為補償混凝土的干縮量, 在青居水電站安裝間樓板、廠房夾層、電氣廊道等部位的混凝土中加入0. 013% (水泥重量百分比) 的鋁粉(氧化鋁) , 形成微膨脹混凝土, 以杜絕裂縫的產(chǎn)生;

④混凝土澆筑收面。在混凝土澆筑過程中, 除應按規(guī)范要求進行混凝土振搗外, 還需額外注意混凝土的收面工序。在混凝土終凝前, 若因木蟹壓抹不及時或次數(shù)不到, 現(xiàn)澆混凝土板面也易出現(xiàn)龜裂。實踐證明, 混凝土振搗后, 在其終凝前采用木蟹進行3 次壓抹處理即能消除混凝土在塑性收縮階段由于收縮變形而引起的表面裂縫;

⑤混凝土養(yǎng)護。隨著混凝土振搗工藝的逐步提高, 混凝土的澆筑質量很容易得到保證, 因振搗不勻產(chǎn)生的裂縫在逐漸減少甚至杜絕。因而混凝土終凝后的養(yǎng)護工作已成為各方關注的焦點。在養(yǎng)護期內, 混凝土強度未達到1. 2M Pa 時, 不允許后續(xù)工序的施工, 尤其應避免重物沖撞。

      在氣溫超過30℃的夏季現(xiàn)澆樓板, 還需注意長期養(yǎng)護。在早期混凝土養(yǎng)護中, 應避免采用直接流水養(yǎng)護, 否則易引起混凝土乳皮。在青居水電站安裝間樓板和廠房值班層樓板中, 當混凝土澆筑12 h 后采用麻袋浸水上鋪木屑的辦法進行混凝土養(yǎng)護, 對保持混凝土內外水分, 避免水分過量蒸發(fā)并引起新澆混凝土干縮起到了很好的效果。

4　結　語

      通過對青居水電站安裝間、主廠房值班層樓板以及副廠房、G IS 樓和梯調樓等現(xiàn)澆樓板的施工, 會同各方摸索出了一套水工混凝土現(xiàn)澆樓板裂縫的防治措施, 經(jīng)過實踐證明是行之有效的。青居水電站廠房建成一年多以來, 很少發(fā)現(xiàn)樓板貫穿性裂縫, 說明在水工現(xiàn)澆樓板的施工中與建設各方配合, 把好混凝土工程施工的每一道工序的施工質量, 合理利用資源, 樓板裂縫的避免還是有可能的。

作者簡介:

梁勇(19772) , 男, 四川彭州人, 中國水利水電第五工程局五分局副總工程師, 助理工程師, 從事水電工程施工技術與管理工作.