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(shè)中, 為節(jié)約資金, 就地取材, 采用了流域所特有的特細(xì)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(dá)標(biāo)投產(chǎn), 我局與設(shè)計(jì)、監(jiān)理和業(yè)主單位, 以及其他建設(shè)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(gè)方面、各個(gè)工序杜絕了現(xiàn)澆樓板貫穿性裂縫的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞: 混凝土干縮; 裂縫特性; 負(fù)筋保護(hù)層; 配合比改良; 混凝土模板; 裂縫防治; 青居水電站

      隨著我國(guó)水電建設(shè)開(kāi)發(fā)腳步的加快, 開(kāi)發(fā)商(業(yè)主) 對(duì)水電站建設(shè)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高, 對(duì)混凝土裂縫的產(chǎn)生也備受關(guān)注。近幾年, 在嘉陵江流域的水電站建設(shè)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(huì)同設(shè)計(jì)、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(jìn)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(nèi)部水分蒸發(fā),內(nèi)外濕度梯度產(chǎn)生很大的毛細(xì)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(rèn)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(méi)有約束的條件下, 混凝土樓板的收縮可以自由完成, 它只會(huì)引起構(gòu)件尺寸的縮短, 而不會(huì)產(chǎn)生裂縫, 但邊界受到約束時(shí)就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)同期混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。水電站現(xiàn)澆樓板是受約束最多最復(fù)雜的構(gòu)件之一, 在工程實(shí)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(guò)對(duì)以往嘉陵江流域幾個(gè)電站的建設(shè)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(diǎn):

(1) 流域特細(xì)沙混凝土樓板發(fā)現(xiàn)的裂縫多于外購(gòu)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(cè)邊; (3) 裂縫大多為貫穿裂縫, 長(zhǎng)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(shè)計(jì)方面

     吸取了以往工程的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn), 主要對(duì)板的配筋進(jìn)行了“改良”。盡量采用小型號(hào)鋼筋, 兩端板格區(qū)采用上下雙層負(fù)筋, 在構(gòu)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(guò)多, 使鋼筋與混凝土的粘結(jié)度減小, 從而造成了現(xiàn)澆樓板在混凝土成型后應(yīng)力不均, 出現(xiàn)一些細(xì)小的規(guī)則裂縫。而在施工中人為或機(jī)械碰撞鋼筋, 造成鋼筋保護(hù)層過(guò)大, 間接導(dǎo)致了裂縫的形成。

針對(duì)上述鋼筋工程在施工中的裂縫成因, 相應(yīng)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(yù)埋管線過(guò)多是不可避免的, 但應(yīng)盡量使管線走向規(guī)則, 避免集中布置。施工中, 為預(yù)防人為踩踏板筋, 可在鋼筋網(wǎng)上用模板設(shè)置供人行走的跳板, 盡量減少人為或機(jī)械損壞、踏壞鋼筋。在鋼筋的綁扎過(guò)程中, 采用混凝土塊作為鋼筋保護(hù)層墊塊, 要確保鋼筋保護(hù)層厚度為1. 5 cm。

(2) 模板工程。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下的建筑市場(chǎng),利潤(rùn)與成本是建筑企業(yè)長(zhǎng)期思索的課題。而配備

      模板的套數(shù)與其周轉(zhuǎn)期的長(zhǎng)短則直接關(guān)系到成本的大小。而因拆模過(guò)早、混凝土強(qiáng)度未達(dá)標(biāo)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(huì)造成板中的通長(zhǎng)裂縫。

      一般應(yīng)根據(jù)工期要求, 配備足夠數(shù)量的模板,混凝土應(yīng)達(dá)到拆模強(qiáng)度要求后方可允許拆底模,并應(yīng)考慮到安裝現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的上層模板及其支撐時(shí), 下層模板應(yīng)具有足夠的荷載承載能力。模板支撐系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置合理, 支撐立桿應(yīng)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(guò)程中, 應(yīng)盡量避免隨意亂扔鋼管沖擊樓板而對(duì)其造成不可恢復(fù)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(nèi)側(cè)貼PVC 板, 一方面保證了混凝土的外觀質(zhì)量, 達(dá)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(yīng)力集中。

(3) 混凝土工程。

      ①改進(jìn)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(xì)沙, 但對(duì)其配合比進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)前配合比和改進(jìn)后配合比的比較情況見(jiàn)表1。

　   在混凝土中摻加FND2A 高效減水劑, 對(duì)混凝土的減水增強(qiáng)作用明顯, 大大增強(qiáng)了混凝土的抵抗坍落度的能力, 改進(jìn)了混凝土的和易性, 且有一定的早強(qiáng)作用。廠家提供的參考摻量為0. 5%～0. 8% , 經(jīng)過(guò)前期廠房底板基礎(chǔ)混凝土澆筑的實(shí)踐, 在現(xiàn)澆樓板中提高了0. 5 個(gè)百分點(diǎn), 從而顯著增強(qiáng)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(jì)實(shí)用價(jià)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(duì)裂縫的影響。在青居水電站混凝土拌制過(guò)程中, 一方面按規(guī)范要求保證混凝土的拌制時(shí)間; 另一方面, 針對(duì)外加劑摻入時(shí)間, 根據(jù)廠家推薦的幾種摻法作了大量的對(duì)比試驗(yàn), 其結(jié)果表明: 略后于水加入對(duì)混凝土坍落度的改善更為明顯。在拌制安裝間樓板混凝土?xí)r, 采用在攪拌過(guò)程中FDN 2A 溶液略后于拌和水1～2m in 加入, 其結(jié)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(qiáng)了混凝土的和易性, 便于倉(cāng)內(nèi)混凝土振搗作業(yè);

③鋁粉(氧化鋁)的應(yīng)用。現(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(guó)外20 年的混凝土干縮試驗(yàn)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(nèi)完成, 早期干縮量較小, 混凝土干縮補(bǔ)償材料應(yīng)當(dāng)選用晚齡期膨脹劑。為補(bǔ)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(guò)程中, 除應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)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(shí)或次數(shù)不到, 現(xiàn)澆混凝土板面也易出現(xiàn)龜裂。實(shí)踐證明, 混凝土振搗后, 在其終凝前采用木蟹進(jìn)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(hù)。隨著混凝土振搗工藝的逐步提高, 混凝土的澆筑質(zhì)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(hù)工作已成為各方關(guān)注的焦點(diǎn)。在養(yǎng)護(hù)期內(nèi), 混凝土強(qiáng)度未達(dá)到1. 2M Pa 時(shí), 不允許后續(xù)工序的施工, 尤其應(yīng)避免重物沖撞。

      在氣溫超過(guò)30℃的夏季現(xiàn)澆樓板, 還需注意長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)。在早期混凝土養(yǎng)護(hù)中, 應(yīng)避免采用直接流水養(yǎng)護(hù), 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(dāng)混凝土澆筑12 h 后采用麻袋浸水上鋪木屑的辦法進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù), 對(duì)保持混凝土內(nèi)外水分, 避免水分過(guò)量蒸發(fā)并引起新澆混凝土干縮起到了很好的效果。

4　結(jié)　語(yǔ)

      通過(guò)對(duì)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(diào)樓等現(xiàn)澆樓板的施工, 會(huì)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(guò)實(shí)踐證明是行之有效的。青居水電站廠房建成一年多以來(lái), 很少發(fā)現(xiàn)樓板貫穿性裂縫, 說(shuō)明在水工現(xiàn)澆樓板的施工中與建設(shè)各方配合, 把好混凝土工程施工的每一道工序的施工質(zhì)量, 合理利用資源, 樓板裂縫的避免還是有可能的。

作者簡(jiǎn)介:

梁勇(19772) , 男, 四川彭州人, 中國(guó)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(shù)與管理工作.