青居水电站厂房现浇混凝土楼板的裂缝防治

摘　要: 在青居水电站的建设中, 为节约资金, 就地取材, 采用了流域所特有的特细沙混凝土施工电站的现浇楼板。为避免楼板产生裂缝影响电站的达标投产, 我局与设计、监理和业主单位, 以及其他建设各方共同配合摸索出了一套楼板裂缝防治的措施, 从混凝土施工的各个方面、各个工序杜绝了现浇楼板贯穿性裂缝的产生。

关键词: 混凝土干缩; 裂缝特性; 负筋保护层; 配合比改良; 混凝土模板; 裂缝防治; 青居水电站

      随着我国水电建设开发脚步的加快, 开发商(业主) 对水电站建设质量的要求也越来越高, 对混凝土裂缝的产生也备受关注。近几年, 在嘉陵江流域的水电站建设中, 现浇混凝土板的裂缝防治一直是困扰施工单位的一大难题, 在四川华能青居水电站厂区枢纽的混凝土工程施工中, 我们会同设计、监理和业主, 就水电站厂房现浇混凝土楼板的裂缝防治进行了商讨, 摸索出了一套防治措施, 供大家参考。

1　混凝土干缩和楼板裂缝的成因

      混凝土的干缩主要是因浇筑后的混凝土置于未饱和空气中, 使表面水分散失、内部水分蒸发,内外湿度梯度产生很大的毛细管压力, 从而引起的体积缩小变形。混凝土干缩变形仅发生在混凝土的表层, 一般厚度在0. 2 m 左右, 因此, 可以认为现浇混凝土楼板的收缩变形绝大部分是由混凝土干缩引起的。

     在没有约束的条件下, 混凝土楼板的收缩可以自由完成, 它只会引起构件尺寸的缩短, 而不会产生裂缝, 但边界受到约束时就会产生应力。当应力超过同期混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝。水电站现浇楼板是受约束最多最复杂的构件之一, 在工程实践中, 我们发现是楼板出现裂缝, 而不是梁柱出现裂缝。

2　现浇楼板裂缝的特征

      通过对以往嘉陵江流域几个电站的建设情况分析判定, 现浇楼板裂缝出现的情况大致可分为以下几点:

(1) 流域特细沙混凝土楼板发现的裂缝多于外购中粗沙混凝土楼板;

(2) 裂缝一般出现在板角处, 呈45°斜角发散, 或与墙体阴角边相垂直, 平行于梁侧边; (3) 裂缝大多为贯穿裂缝, 长度不等, 宽度一般在1 mm 左右;

(4) 夏季浇筑混凝土裂缝多于冬季浇筑混凝土。

3　施工中控制措施的摸索

3. 1　设计方面

     吸取了以往工程的经验教训, 主要对板的配筋进行了“改良”。尽量采用小型号钢筋, 两端板格区采用上下双层负筋, 在构架柱的支座位置增加钢筋片网等。

3. 2　施工方面

(1) 钢筋工程。因在水电站现浇楼板中各种线路管线过多, 使钢筋与混凝土的粘结度减小, 从而造成了现浇楼板在混凝土成型后应力不均, 出现一些细小的规则裂缝。而在施工中人为或机械碰撞钢筋, 造成钢筋保护层过大, 间接导致了裂缝的形成。

针对上述钢筋工程在施工中的裂缝成因, 相应采取措施, 未雨绸缪, 是可以防患于未然的。水电站现浇楼板预埋管线过多是不可避免的, 但应尽量使管线走向规则, 避免集中布置。施工中, 为预防人为踩踏板筋, 可在钢筋网上用模板设置供人行走的跳板, 尽量减少人为或机械损坏、踏坏钢筋。在钢筋的绑扎过程中, 采用混凝土块作为钢筋保护层垫块, 要确保钢筋保护层厚度为1. 5 cm。

(2) 模板工程。市场经济条件下的建筑市场,利润与成本是建筑企业长期思索的课题。而配备

      模板的套数与其周转期的长短则直接关系到成本的大小。而因拆模过早、混凝土强度未达标或因模板支撑系统不牢或楼面荷载影响造成楼板超值挠曲, 也可能会造成板中的通长裂缝。

      一般应根据工期要求, 配备足够数量的模板,混凝土应达到拆模强度要求后方可允许拆底模,并应考虑到安装现浇结构的上层模板及其支撑时, 下层模板应具有足够的荷载承载能力。模板支撑系统应设置合理, 支撑立杆应采用U48、壁厚不小于3. 5 mm 的钢管, 其步距和跨距不大于90cm。在模板拆除过程中, 应尽量避免随意乱扔钢管冲击楼板而对其造成不可恢复的裂缝和变形。

      另外, 在青居水电站安装间和厂房值班层现浇楼板施工中, 在施工模板内侧贴PVC 板, 一方面保证了混凝土的外观质量, 达到了“不装修”的效果; 另一方面使得混凝土浇筑面平整, 避免了楼板的局部应力集中。

(3) 混凝土工程。

      ①改进混凝土配合比。为节约工程投资, 混凝土中的沙仍然采用嘉陵江流域的特细沙, 但对其配合比进行了改进。改进前配合比和改进后配合比的比较情况见表1。

　   在混凝土中掺加FND2A 高效减水剂, 对混凝土的减水增强作用明显, 大大增强了混凝土的抵抗坍落度的能力, 改进了混凝土的和易性, 且有一定的早强作用。厂家提供的参考掺量为0. 5%～0. 8% , 经过前期厂房底板基础混凝土浇筑的实践, 在现浇楼板中提高了0. 5 个百分点, 从而显著增强了混凝土的和易性, 便于混凝土振捣。单位用水量的减少, 减少了混凝土的干缩量。另外, 水泥和粉煤灰单位用量的减少, 更具有经济实用价值;

②混凝土拌制。以往电站混凝土拌制程序单一, 忽略了混凝土拌制方法对裂缝的影响。在青居水电站混凝土拌制过程中, 一方面按规范要求保证混凝土的拌制时间; 另一方面, 针对外加剂掺入时间, 根据厂家推荐的几种掺法作了大量的对比试验, 其结果表明: 略后于水加入对混凝土坍落度的改善更为明显。在拌制安装间楼板混凝土时, 采用在搅拌过程中FDN 2A 溶液略后于拌和水1～2m in 加入, 其结果为混凝土的坍落度提高30%左右, 从5～7 提高到6～9, 大大增强了混凝土的和易性, 便于仓内混凝土振捣作业;

③铝粉(氧化铝)的应用。现浇混凝土楼板的裂缝主要是因混凝土干缩引起的。根据国外20 年的混凝土干缩试验资料, 14 d 完成20 年干缩量的14%～ 34% , 90 d 完成40%～ 80% , 1 年完成66%～ 85%。从中可以

      看出, 楼板混凝土的干缩主要在第1 年内完成, 早期干缩量较小, 混凝土干缩补偿材料应当选用晚龄期膨胀剂。为补偿混凝土的干缩量, 在青居水电站安装间楼板、厂房夹层、电气廊道等部位的混凝土中加入0. 013% (水泥重量百分比) 的铝粉(氧化铝) , 形成微膨胀混凝土, 以杜绝裂缝的产生;

④混凝土浇筑收面。在混凝土浇筑过程中, 除应按规范要求进行混凝土振捣外, 还需额外注意混凝土的收面工序。在混凝土终凝前, 若因木蟹压抹不及时或次数不到, 现浇混凝土板面也易出现龟裂。实践证明, 混凝土振捣后, 在其终凝前采用木蟹进行3 次压抹处理即能消除混凝土在塑性收缩阶段由于收缩变形而引起的表面裂缝;

⑤混凝土养护。随着混凝土振捣工艺的逐步提高, 混凝土的浇筑质量很容易得到保证, 因振捣不匀产生的裂缝在逐渐减少甚至杜绝。因而混凝土终凝后的养护工作已成为各方关注的焦点。在养护期内, 混凝土强度未达到1. 2M Pa 时, 不允许后续工序的施工, 尤其应避免重物冲撞。

      在气温超过30℃的夏季现浇楼板, 还需注意长期养护。在早期混凝土养护中, 应避免采用直接流水养护, 否则易引起混凝土乳皮。在青居水电站安装间楼板和厂房值班层楼板中, 当混凝土浇筑12 h 后采用麻袋浸水上铺木屑的办法进行混凝土养护, 对保持混凝土内外水分, 避免水分过量蒸发并引起新浇混凝土干缩起到了很好的效果。

4　结　语

      通过对青居水电站安装间、主厂房值班层楼板以及副厂房、G IS 楼和梯调楼等现浇楼板的施工, 会同各方摸索出了一套水工混凝土现浇楼板裂缝的防治措施, 经过实践证明是行之有效的。青居水电站厂房建成一年多以来, 很少发现楼板贯穿性裂缝, 说明在水工现浇楼板的施工中与建设各方配合, 把好混凝土工程施工的每一道工序的施工质量, 合理利用资源, 楼板裂缝的避免还是有可能的。

作者简介:

梁勇(19772) , 男, 四川彭州人, 中国水利水电第五工程局五分局副总工程师, 助理工程师, 从事水电工程施工技术与管理工作.