水利施工中混凝土裂縫研究

水利施工中混凝土裂縫研究

一、工程概況

某水利澆灌渠道全長為120km整個水利渠道的渠底寬度為10m，渠道內(nèi)部邊坡的坡度比為1：2，渠道深度為2m。輸水流量設(shè)計為每秒10m3，渠身主要以15cm的現(xiàn)澆混凝土板通過機械襯砌方式進行施工建設(shè)襯砌斷面采納梯形結(jié)構(gòu)形式進行施工建設(shè)，在防滲膜下鋪設(shè)5cm厚的砂漿墊層并采納0.8mm厚的布膜分別作為防滲施工的主要材料，以對于渠道工程的施工質(zhì)量進行保證。在水利渠道的施工中，采納上述形式進行渠道襯砌施工，有利于避開渠道滲水狀況發(fā)生，并且在很大程度上節(jié)省了渠道襯砌施工所需的勞動力，具有較為突出的施工優(yōu)勢。但是，需要留意的是，一旦渠道襯砌混凝土消失裂縫問題，將會對于渠道的防滲性能產(chǎn)生很大的影響，甚至?xí)η赖慕Y(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生破壞。因此，進行渠道襯砌混凝土裂縫的預(yù)防，是該水利工程施工建設(shè)中的重點。為分析和討論混凝土施工時的溫控防裂有效措施，針對混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力狀況進行了全過程的現(xiàn)場監(jiān)測，以確保工程結(jié)構(gòu)的平安。

二、混凝土底板內(nèi)力計算

本工程中依據(jù)其結(jié)構(gòu)特征，底板內(nèi)力按彈性地基梁計算，分段計算荷載，并計入邊墻不平衡剪力。經(jīng)計算底板荷載較大，單寬最大剪力作用力取值為1,350.0kN計算出的底板內(nèi)力單寬最大彎矩取值為2,460.0kN·m。下混凝土底板內(nèi)力方面：單寬最大剪力作用力取值為1,420.0kN單寬最大彎矩作用力取值為2,550.0kN·m。依據(jù)由單寬最大彎矩取值進行底板配筋計算，計算得出的底板配筋率取值為0.27%配筋率取值為0.19%。計算結(jié)果表明，底板厚度能夠滿意結(jié)構(gòu)受力要求，且配筋率合理，說明選定的底板厚度適中。

三、混凝土裂縫掌握計算

水工混凝土裂縫掌握方面的問題始終都是各方人員高度重視的技術(shù)性問題。本工程中結(jié)合在混凝土施工期間的外部環(huán)境特征，從特性測試以及材料選擇等方面入手，確定了兩個不同的混凝土協(xié)作比試驗方案。依據(jù)以上數(shù)據(jù)，對混凝土絕熱溫升的計算可按下式進行：混凝土絕熱溫升＝（齡期下水化熱參數(shù)*包括水泥及粉煤灰的膠凝材料用量）/（混凝土比熱*混凝土質(zhì)量密度）；水化熱溫升的計算則根據(jù)如下方式實施：水化熱溫升＝施工混凝土結(jié)構(gòu)水化熱基本溫升*水泥強度修正系數(shù)*水泥品種修正系數(shù)*水泥用量修正系數(shù)*模板修正系數(shù)；其中，水泥強度修正系數(shù)取標準值1.1，水泥品種修正系數(shù)取標準值為1.3，模板修正系數(shù)取標準值為1.5。依據(jù)以上參數(shù)，得到兩種配比方案下，混凝土所對應(yīng)的絕熱溫升以及水化熱溫升取值結(jié)果。方案一中，水化熱溫升取值為16.53℃混凝土絕熱溫升取值為28.62℃；方案二中，水化熱溫升取值為24.52℃混凝土絕熱溫升取值為38.93℃。

四、應(yīng)力監(jiān)測分析

混凝土溫度應(yīng)力監(jiān)測所用傳感器為KM系列差動電阻式鋼筋應(yīng)力計，依據(jù)底板配筋狀況，選用了溫度應(yīng)力測讀儀器為DQ-6型數(shù)字式電橋與主筋直徑全都的兩種規(guī)格的鋼筋計KM-30型和KM-26型，量程為199.0MPa。傳感器在現(xiàn)場安裝使用前，進行了室內(nèi)率定。鋼筋計的率定采納606.0kN萬能機完成。底板鋼筋應(yīng)力監(jiān)測是在下底板按上游、中游、下游設(shè)置了三個監(jiān)測剖面，剖面與水流方向為垂直關(guān)系，每個剖面上均布置20個監(jiān)測點位，測點鋼筋計規(guī)格依據(jù)主筋直徑進行選擇。在安裝過程中將鋼筋應(yīng)力計與主筋進行焊接，使其與主筋成為一個整體，故而能夠確保應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)的牢靠性。底板混凝土溫度應(yīng)力的監(jiān)測是利用為監(jiān)測結(jié)構(gòu)應(yīng)力而預(yù)埋的鋼筋應(yīng)力計進行的。眾所周知，在底板混凝土的施工作業(yè)環(huán)節(jié)中，工程還尚未受到其他結(jié)構(gòu)荷載作用力的影響，換言之，在這一環(huán)節(jié)中，底板混凝土所對應(yīng)的內(nèi)部溫度應(yīng)力水平可以直接依據(jù)混凝土硬化過程中的底板主筋應(yīng)力進行計算。產(chǎn)生拉應(yīng)力的緣由為：在模板拆除前砼受熱膨脹而產(chǎn)生肯定比例的壓應(yīng)力其緣由是由于受模板約束的影響，當模板拆除后壓應(yīng)力得到釋放約束減小。再加之，模板拆除環(huán)節(jié)中的環(huán)境溫度下降，部分暴露混凝土受到環(huán)境溫度下降的影響而發(fā)生收縮，進而形成拉應(yīng)力。底部其余測點位于混凝土深，同樣是受到混凝土熱脹因素的影響，造價上混凝土深部散熱速度較慢，故而產(chǎn)生了肯定程度的壓應(yīng)力。受到氣溫驟降的影響，面層測點會產(chǎn)生肯定的拉應(yīng)力。在這一過程當中，混凝土內(nèi)部溫度受到水化熱反應(yīng)的影響而達到最高值，外界氣溫的快速下降使的混凝土表面急劇收縮，價值內(nèi)部熱脹對其有特別劇烈的約束影響，故而形成明顯的拉應(yīng)力反應(yīng)。說明在受到氣溫明顯下降的因素影響，在內(nèi)部熱脹混凝土的影響下，表層混凝土發(fā)生特別顯著的收縮反應(yīng)，此過程中兩者之間的約束關(guān)系明顯，會產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，若此時不實行有效的措施，則會導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生裂縫。除此以外，本工程中由于混凝土的熱傳導(dǎo)性能差，施工期在混凝土內(nèi)部會形成非線性溫度場，產(chǎn)生對混凝土不利的內(nèi)部約束。以上問題都需要施工中實行對應(yīng)的溫度掌握措施加以改善。

五、溫度掌握措施分析

依據(jù)監(jiān)測所得到的成果，認為在本船閘工程中，混凝土施工方面應(yīng)當實行的溫度掌握措施有以下幾點：

（1）在施工設(shè)備方面配備3臺強制式拌和機及自動上料機3臺以混凝土拌和機械以HZJ50B型自動上料拌和樓為主，另備3臺120kw發(fā)電機組現(xiàn)場放置60t水泥儲罐一只和粉煤灰儲罐一只拌和用水由水塔用中管送接至拌和站水箱，外加劑從操作平臺上由人工加入由電腦掌握而砂、石、水、水泥、粉煤灰均為自動上料；砂石儲料場位于拌和站南側(cè)拌和站出料口以相宜混凝土攪拌運輸車接料的高度設(shè)置?；炷吝\輸主要為2臺攪拌運輸車；動力設(shè)備利用網(wǎng)電以確?；炷吝B續(xù)澆筑。

（2）在混凝土配比方面，本工程中采納超量取代法摻加；外加劑：外加劑選擇引氣量小、高效減水、緩凝時間長并與已選定的水泥、粉煤灰配伍良好且干縮性能好以及水化熱小的產(chǎn)品為標準。底板及墻體均屬混凝土降低水泥水化熱是特別有效的溫控措施。水泥：摻量為水泥用量的18.5%選用水化熱較小的P.032.5級散裝水泥；粉煤灰：采納袋裝粉煤灰，采納復(fù)合型外加劑，摻量為膠結(jié)材料的6.2%~7.2%，采納內(nèi)摻法。

（3）在混凝土澆筑方面，混凝土底板澆筑時采納階梯法分6批澆筑，每批澆筑厚度為0.6m，階梯理論長度為2.5m。每批混凝土方量為15.0m2，經(jīng)多次試驗摻外加劑后的混凝土初凝時間均大于300min，實際生產(chǎn)強度取24.0m3/h且混凝土拌和站的理論出料強度為48.0m3/h，則每批混凝土澆筑時間為0.65h，混凝土澆筑完畢時間為195.0min，不會產(chǎn)生冷縫。

（4）在混凝土養(yǎng)護方面，施工前依據(jù)試驗數(shù)值對底板混凝土進行溫控計算，并以此確定保溫柔養(yǎng)護措施，混凝土澆筑完畢后，準時進行養(yǎng)護，混凝土養(yǎng)護時間不少于14d。底板表層混凝土振搗后，收光后先鋪塑料薄膜準時抹平經(jīng)真空吸水后在收光，再蓋兩層草簾，灑水養(yǎng)護。

六、結(jié)束語

水工混凝土工程廣泛應(yīng)用于水利等主體部位同時也是水工建筑物的一種重要的結(jié)構(gòu)形式，這些主體部位有整體性、防水性、抗?jié)B性等諸多要求諸如強度、剛度和穩(wěn)定性等技術(shù)指標符合國家標準。同時，水利工程中多