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摘要:本文以中梁水电站一级引水隧洞衬砌混凝土裂缝为例,介绍了混凝土裂缝形成原因、预防措施及处理方法。
关键词:混凝土;温度裂缝;成因;处理措施
中图分类号:U656.31+3文献标识码:A 文章编号:
中梁工程已经如火如荼进行了六年的建设,目前已进入到尾工施工阶段,整个混凝土施工可谓点多面广,战线较长,对混凝土施工的施工规划、场地布置、资源投入、生产组织、质量控制都提出了较高的要求。
当前施工中遇到的裂缝主要是温度引起的表面裂缝。温度裂缝的走向通常无一定规律,裂缝表现为纵横交错;裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。
一、温度裂缝的成因
混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉應力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部形成拉应力;气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗拉强度极限时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。
二、预防措施
可采取以下措施对混凝土温度进行有效控制:
(1)改善骨料级配,采用干硬性混凝土,掺混合料、加外加剂以及粉煤灰等措施以减少混凝土中的水泥用量;
(2)拌合混凝土时加冰水或对骨料进行预冷以降低混凝土的出机口温度;
(3)热天浇筑混凝土时降低浇筑厚度,利于浇筑层面散热;
(4)规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度变化;施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取有效的保温措施,如覆盖泡沫板或保温被。
改善约束条件可采取如下措施:
(1)对浇筑块进行合理的分缝分块;
(2)避免基础起伏过大;
(3)合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露。
三、处理方法
3.1 缝宽≥0.1 mm裂缝处理
本工程混凝土较薄,裂缝集中规律出现引4+800~引6+900之间,根据设计通知的要求,对于≥0.1mm的裂缝,采取化学灌浆处理,化学灌浆材料采用LPL高渗透改性环氧浆材,化学灌浆可采取打斜孔灌浆法或贴嘴灌浆法。
施工工艺:打磨及缝面清理→裂缝检查→打进(回)浆孔→预埋进(回)浆管→封缝→缝面及串通性检查→化学灌浆→灌后管嘴处理→质量检查。
3.1.1 打磨及缝面清理
以裂缝为中线,对裂缝两侧各5cm范围混凝土进行打磨,裂缝两端顺延10cm。打磨完毕后,用水冲洗干净缝面。
3.1.2 裂缝检查
用高压水冲洗混凝土表面,采用测缝仪对裂缝位置、走向、缝长、缝宽、缝深及缝面是否渗水等作好记录,缝长由钢卷尺测得,缝宽及缝深由测缝仪测得。
3.1.3 打进浆孔、回浆孔孔
灌浆孔采用电锤钻孔,灌浆孔在裂缝的两边交叉布置,孔径14mm,间距25cm左右,从两边向裂缝面45°左右交叉钻孔,灌浆孔与缝面交叉于混凝土中部,确保有效灌浆半径。在孔口布置高压灌浆嘴。回浆孔采用水钻骑缝造孔,孔径40mm,深度10mm,布孔间距50cm,尽量布置在裂缝宽度较大的部位。
3.1.4 预埋灌浆嘴、回浆管
进浆嘴采用化学灌浆专用嘴,用专用工具固定既可。
回浆管采用专用塑料管,用快速封堵材料KB将回浆管固定在骑缝孔内,埋嘴时应确保灌浆嘴对中骑缝并粘贴牢固。KB材料性能见表3-1;
表3-1 KB主要性能指标
3.1.5 封缝
回浆管固定牢固后进行封缝工作。用环氧胶泥沿裂缝两侧各5cm宽的范围封缝,环氧胶泥厚度为2mm~5mm,胶泥的厚度应取缝中线高,两边低的形状,中高为3-5mm,回浆管底部稍厚实,在封缝过程中,不准移动回浆管的位置。环氧胶泥材料性能主要性标见表3-2;
表3-2环氧胶泥主要性能指标
3.1.6 缝面及串通性检查
串通性检查在封缝完成24h后进行,采用试气检查的方法检查缝面的封闭情况以及灌浆嘴之间的畅通性,试气压力为0.2MPa~0.3MPa。
3.1.7 灌浆
① 灌浆材料:应采用凝固时间快、高强度、性能稳定、不易老化、与两侧混凝土结合强度高且本身无收缩的改性环氧树脂材料LPL,LPL性能指标见表3-3;
表3-3LPL主要性能指标
② 灌浆设备:采用K6专用化学灌浆泵。
③ 灌浆顺序:水平裂缝灌浆顺序由一侧向另外一侧进行,竖直裂缝由低向高的顺序进行灌。
④ 灌浆压力:一般控制在 0.2MPa~0.4MPa。根据注入量大小,可适当降低或提高灌浆压力,但最大压力不得超过0.5MPa。灌浆压力需逐级升高,压力从0.2MPa开始,按每级0.1MPa升压。
⑤ 灌浆方法:由于本工程混凝土厚度为40cm,灌浆采用单孔进浆,回浆管全部敞开,待相邻回浆管冒出浓浆后接入下一灌浆嘴。待第二回浆管冒出浓浆后,则将第一回浆管封闭, 接入第三进浆孔,如此循环进行,所有灌浆嘴灌完毕则灌浆结束。灌浆结束后将所有回浆管封闭。
3.1.8 灌后管嘴处理
化灌完毕后,浆液待凝12h后铲除灌浆管(嘴)。
3.1.9质量检查
(1)简易压水试验
在浆材固化强度达到要求后(灌浆结束12h后),可对裂缝抽样进行压水试验,压水检查,可采用打斜孔埋设灌浆嘴用灌浆机进行简易压水,压力为0.3MPa,检查结果以目测压力表压力不下降且裂缝表面无水渍为合格。
(2)抽样取芯检查
面板裂缝化灌达到强度后,可抽样钻孔取芯,检查灌浆充填效果。
3.2 缝宽<0.1mm裂缝防渗处理
对于缝宽<0.1mm的裂缝,进行表面防渗涂刷处理,防渗材料选用水泥基渗透结晶材料T1,T1材料性能见表3-4。
施工工艺:基面打磨→清洗及浸润→涂刷→养护。
表3-4 T1材料主要性能指标
3.2.1 基面打磨
混凝土的基面状态直接决定了涂层在其表面的附着能力,将裂缝两侧各10cm范围的混凝土进行打磨,除掉混凝土表面的粉尘、油污、疏松层、水泥浮浆等,打磨处理要求做到基面“毛、糙、净”。
3.2.2 清洗及浸润
基面处理完成之后,需对基面进行清洗。
3.2.3 涂刷T1
采用用半硬的宽毛刷进行第一层涂刷。为保证涂层厚度均匀,采用水平来回三遍涂刷手法进行,做到涂刷无空白。涂刷过程中,应尽量避免材料流淌。待涂层具备一定强度之后(手摸无掉末),进行第二次涂刷。
3.2.4养护
(1)带涂层初凝达到足够硬度后,立即进行喷雾养护,并保证涂层出于湿润状态,但严禁用水浸泡。
(2)涂层养护7d后,方能长期浸水使用。
四、结束语
以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了初步探讨,具体的预防和处理措施做了简单阐述。实际施工中要靠我们在生产一线多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结,结合当前国内比较普遍的预防处理措施,混凝土的裂缝是完全可以避免的。
关键词:混凝土;温度裂缝;成因;处理措施
中图分类号:U656.31+3文献标识码:A 文章编号:
中梁工程已经如火如荼进行了六年的建设,目前已进入到尾工施工阶段,整个混凝土施工可谓点多面广,战线较长,对混凝土施工的施工规划、场地布置、资源投入、生产组织、质量控制都提出了较高的要求。
当前施工中遇到的裂缝主要是温度引起的表面裂缝。温度裂缝的走向通常无一定规律,裂缝表现为纵横交错;裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。
一、温度裂缝的成因
混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉應力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部形成拉应力;气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗拉强度极限时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。
二、预防措施
可采取以下措施对混凝土温度进行有效控制:
(1)改善骨料级配,采用干硬性混凝土,掺混合料、加外加剂以及粉煤灰等措施以减少混凝土中的水泥用量;
(2)拌合混凝土时加冰水或对骨料进行预冷以降低混凝土的出机口温度;
(3)热天浇筑混凝土时降低浇筑厚度,利于浇筑层面散热;
(4)规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度变化;施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取有效的保温措施,如覆盖泡沫板或保温被。
改善约束条件可采取如下措施:
(1)对浇筑块进行合理的分缝分块;
(2)避免基础起伏过大;
(3)合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露。
三、处理方法
3.1 缝宽≥0.1 mm裂缝处理
本工程混凝土较薄,裂缝集中规律出现引4+800~引6+900之间,根据设计通知的要求,对于≥0.1mm的裂缝,采取化学灌浆处理,化学灌浆材料采用LPL高渗透改性环氧浆材,化学灌浆可采取打斜孔灌浆法或贴嘴灌浆法。
施工工艺:打磨及缝面清理→裂缝检查→打进(回)浆孔→预埋进(回)浆管→封缝→缝面及串通性检查→化学灌浆→灌后管嘴处理→质量检查。
3.1.1 打磨及缝面清理
以裂缝为中线,对裂缝两侧各5cm范围混凝土进行打磨,裂缝两端顺延10cm。打磨完毕后,用水冲洗干净缝面。
3.1.2 裂缝检查
用高压水冲洗混凝土表面,采用测缝仪对裂缝位置、走向、缝长、缝宽、缝深及缝面是否渗水等作好记录,缝长由钢卷尺测得,缝宽及缝深由测缝仪测得。
3.1.3 打进浆孔、回浆孔孔
灌浆孔采用电锤钻孔,灌浆孔在裂缝的两边交叉布置,孔径14mm,间距25cm左右,从两边向裂缝面45°左右交叉钻孔,灌浆孔与缝面交叉于混凝土中部,确保有效灌浆半径。在孔口布置高压灌浆嘴。回浆孔采用水钻骑缝造孔,孔径40mm,深度10mm,布孔间距50cm,尽量布置在裂缝宽度较大的部位。
3.1.4 预埋灌浆嘴、回浆管
进浆嘴采用化学灌浆专用嘴,用专用工具固定既可。
回浆管采用专用塑料管,用快速封堵材料KB将回浆管固定在骑缝孔内,埋嘴时应确保灌浆嘴对中骑缝并粘贴牢固。KB材料性能见表3-1;
表3-1 KB主要性能指标
3.1.5 封缝
回浆管固定牢固后进行封缝工作。用环氧胶泥沿裂缝两侧各5cm宽的范围封缝,环氧胶泥厚度为2mm~5mm,胶泥的厚度应取缝中线高,两边低的形状,中高为3-5mm,回浆管底部稍厚实,在封缝过程中,不准移动回浆管的位置。环氧胶泥材料性能主要性标见表3-2;
表3-2环氧胶泥主要性能指标
3.1.6 缝面及串通性检查
串通性检查在封缝完成24h后进行,采用试气检查的方法检查缝面的封闭情况以及灌浆嘴之间的畅通性,试气压力为0.2MPa~0.3MPa。
3.1.7 灌浆
① 灌浆材料:应采用凝固时间快、高强度、性能稳定、不易老化、与两侧混凝土结合强度高且本身无收缩的改性环氧树脂材料LPL,LPL性能指标见表3-3;
表3-3LPL主要性能指标
② 灌浆设备:采用K6专用化学灌浆泵。
③ 灌浆顺序:水平裂缝灌浆顺序由一侧向另外一侧进行,竖直裂缝由低向高的顺序进行灌。
④ 灌浆压力:一般控制在 0.2MPa~0.4MPa。根据注入量大小,可适当降低或提高灌浆压力,但最大压力不得超过0.5MPa。灌浆压力需逐级升高,压力从0.2MPa开始,按每级0.1MPa升压。
⑤ 灌浆方法:由于本工程混凝土厚度为40cm,灌浆采用单孔进浆,回浆管全部敞开,待相邻回浆管冒出浓浆后接入下一灌浆嘴。待第二回浆管冒出浓浆后,则将第一回浆管封闭, 接入第三进浆孔,如此循环进行,所有灌浆嘴灌完毕则灌浆结束。灌浆结束后将所有回浆管封闭。
3.1.8 灌后管嘴处理
化灌完毕后,浆液待凝12h后铲除灌浆管(嘴)。
3.1.9质量检查
(1)简易压水试验
在浆材固化强度达到要求后(灌浆结束12h后),可对裂缝抽样进行压水试验,压水检查,可采用打斜孔埋设灌浆嘴用灌浆机进行简易压水,压力为0.3MPa,检查结果以目测压力表压力不下降且裂缝表面无水渍为合格。
(2)抽样取芯检查
面板裂缝化灌达到强度后,可抽样钻孔取芯,检查灌浆充填效果。
3.2 缝宽<0.1mm裂缝防渗处理
对于缝宽<0.1mm的裂缝,进行表面防渗涂刷处理,防渗材料选用水泥基渗透结晶材料T1,T1材料性能见表3-4。
施工工艺:基面打磨→清洗及浸润→涂刷→养护。
表3-4 T1材料主要性能指标
3.2.1 基面打磨
混凝土的基面状态直接决定了涂层在其表面的附着能力,将裂缝两侧各10cm范围的混凝土进行打磨,除掉混凝土表面的粉尘、油污、疏松层、水泥浮浆等,打磨处理要求做到基面“毛、糙、净”。
3.2.2 清洗及浸润
基面处理完成之后,需对基面进行清洗。
3.2.3 涂刷T1
采用用半硬的宽毛刷进行第一层涂刷。为保证涂层厚度均匀,采用水平来回三遍涂刷手法进行,做到涂刷无空白。涂刷过程中,应尽量避免材料流淌。待涂层具备一定强度之后(手摸无掉末),进行第二次涂刷。
3.2.4养护
(1)带涂层初凝达到足够硬度后,立即进行喷雾养护,并保证涂层出于湿润状态,但严禁用水浸泡。
(2)涂层养护7d后,方能长期浸水使用。
四、结束语
以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了初步探讨,具体的预防和处理措施做了简单阐述。实际施工中要靠我们在生产一线多观察、多比较,出现问题后多分析、多总结,结合当前国内比较普遍的预防处理措施,混凝土的裂缝是完全可以避免的。