小浪底泄洪工程高标号混凝土裂缝产生的原因及防治 小浪底泄洪工程高标号混凝土裂缝产生的原因及防治 小浪底泄洪工程高标号混凝土裂缝产生的原因及防治
摘要:小浪底泄洪工程中采用了抗空蚀、耐磨性能好的C70高标号硅粉混凝土。孔板(导流)洞、排沙洞明流段、明流洞和溢洪道大体积、C70高标号硅粉混凝土中均出现早期和后期施工裂缝。早期裂缝主要与混凝土因水泥水化热引起的内外温差和干燥引起的内外湿差有关。后期裂缝主要由基础温差引起。采取掺加25-40%粉煤灰优化混凝土配合比、加强混凝土温度控制、缩短混凝土分块长度等措施能有效预防裂缝产生。工程修补时采用环氧树脂和特细水泥注浆法处理已出现的裂缝、效果良好。
关键词:高标号硅粉混凝土 裂缝 环氧树脂 特细水泥 表1 C70高标号硅粉混凝土裂缝分布部位和裂缝类型
1 高强度等级混凝土裂缝产生的原因 相关图片如下
图1 C70高标号硅粉混凝土现场实测温度上升曲线
表2 C
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5、C70混凝土表面早期温度拉应力 从表2可以看出,低标号C25混凝土因其水泥用量少,水化热引起升温较C70低,在温差相同时,C70混凝土比C25混凝土温度拉应力要大得多。在升温过程中,当内表温差超过12℃时,C70混凝土的实际拉应力大于C70混凝土的极限拉应力[σ];表面温度降温梯度超过10℃时,C70混凝土的实际拉应力大于C70混凝土的极限拉应力[σ],都将产生裂缝。根据统计的现场温度资料,混凝土在木模板保护、外界气温10℃左右情况下,1~2m厚的C70混凝土在升温过程中内表温差在6~9℃左右,根据表2的计算分析结果,拆模前一般是不会出现裂缝。从现场施工情况发现,凡是拆模时即出现裂缝的,多是采用混凝土泵入仓水泥用量加大或浇筑后遇到特别冷的天气未很好的进行冬季保温,或同时具备上述两种因素,此时混凝土在升温过程中内表温差大于12℃,所以在拆模时混凝土就已经产生了裂缝。3号明流洞左边墙第54块混凝土在拆模时就发现有裂缝出现。 早期混凝土裂缝一般为表面裂缝,方向不定,数量较多。根据现场统计资料显示此类裂缝占总量的69%.1.2 后期裂缝分析 混凝土后期裂缝主要由基础温差引起,与施工分块尺寸、混凝土弹模/基岩弹模等因素有关。对于厚度1~2m的混凝土底板或边墙,当混凝土块温度由最高降至最低(或稳定温度)时,由于受基岩的强约束,产生较大的拉应力,如果基础温差较大或分块尺寸较大,产生的拉应力大于混凝土抗拉力,混凝土就会产生裂缝,对厚度1m的C
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5、C70混凝土基础温差温度应力进行计算的结果见表3.
表3 因混凝土与基础温差引起的温度拉应力
注:①28d龄期抗拉强度:C25混凝土[σ]=1.85MPa,C70高标号硅粉混凝土[σ]=3.5MPa,应力安全系数均为1.3;②L为浇筑块最长边尺寸。
由表3可见,基岩上的C25混凝土板,若控制基础温差22℃(对应最高温度为30℃左右),浇筑分块长度应在15m以内,可防止混凝土出现裂缝。基岩上的C70高标号硅粉混凝土板,若控制基础温差37℃(对应最高温度为45℃左右),浇筑分块长度大于15m时其拉应力大于C70高标号硅粉混凝土[σ]值3.5MPa,将会产生裂缝。若控制基础温差46℃(对应最高温度为54℃左右),浇筑分块长度大于6m,将会产生裂缝。在溢洪道C70高标号硅粉混凝土分块长度达15m,因其最高温度超过45℃,出现了后期混凝土裂缝。
在无早期裂缝的浇筑块上,后期裂缝一般出现在浇筑块中间位置,而在已出现早期裂缝的浇筑块,后期裂缝只在已出现的裂缝上继续拉长加深。由于底板和围岩形成的基础约束力较强,由此产生的裂缝是深层裂缝和贯穿性裂缝。此类裂缝数量较少,但危害最大。根据现场统计资料显示此类裂缝占总量的31%.
2 C70高标号硅粉混凝土裂缝的预防 施工中采取以上措施后,有效地控制了裂缝的发生和发展。3号明流洞在施工后期裂缝明显减少。
3 C70高标号硅粉混凝土裂缝处理措施
根据技术规范要求凡是裂缝宽度大于0.5mm或是长度大于1.5m的裂缝均应进行处理。小浪底泄洪工程对C70高标号硅粉混凝土裂缝主要采用环氧树脂和特细水泥注浆进行处理。3.1 环氧注浆处理 表4 龄期14d的强度指标及适用条件 3.1.3 裂缝处理效果 孔板(导流)洞、排沙洞泄槽段均采用此方法进行处理,在处理过的裂缝中进行随机取芯检查,从芯样外观看,灌注材料充满裂缝空隙与混凝土结合很好。进行抗压实验时,满足混凝土设计强度要求。3.2 特细水泥注浆处理
表5 强度指标及适用条件 3.2.2 裂缝处理步骤 其施工方法及操作步骤与环氧树脂灌浆类似,不同的是环氧树脂灌浆沿逢面钻孔插入灌浆管,而特细水泥灌浆不需钻孔,只需沿逢面每隔30~50cm安装一只管座,管座上连接支管,竖直缝自下而上,水平缝从一端到另一端,逐孔灌注,灌浆压力约0.6~1.2MPa.
3.2.3 裂缝处理效果 3条明流洞泄槽段裂缝采用此方法处理,根据取芯检查结果,水泥变形与混凝土接近,进行抗压实验时,满足混凝土设计强度要求。如果有渗水的裂缝采用特细水泥方法效果要比Sika环氧树脂好,但特细水泥方法价格?萐ika752方法高30%左右。因此,处理C70高标号硅粉混凝土裂缝时应根据实际情况选择不同的修补方法。
4 结束语