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泵站施工过程中温度裂缝的原因及预防措施

来源:湖北大禹水利水电建设有限责任公司作者:柯 山发表时间:2019-05-29

 【摘 要】泵站是生活中的一种常见水利工程,主要任务是防洪,灌溉,调水等重要作用。混凝土温度裂缝是影响泵站施工最主要因素,降低了泵站结构的整体性,严重影响了泵站的结构承载力和使用安全性、影响泵站的耐久性、使用寿命和使用效能的发挥。所以本文主要针对泵站施工过程中温度裂缝的成因进行分析,并总结出预防措施,希望能够为相关技术工作者提供一定的参考和建议。

 
1 引 言
温度裂缝问题是泵站施工过程中最常见也是最严重的问题。 温度裂缝会改变泵站混凝土的受力条件,有使局部甚至整体结构发生破坏的可能性, 严重影响建筑物的质量和运行安全性。 因此如何有效预防和根除温度裂缝问题是泵站施工过程中的头等难题。
 
2 泵站施工过程中温度裂缝的影响
在泵站施工过程中, 由于温度作用产生的应力通常比钢筋锈蚀裂缝、荷载裂缝、碱骨料反应裂缝等产生的应力的总和还要大。 一旦出现开裂,裂缝过大或形成深层裂缝、贯穿裂缝将直接影响泵站的耐久性、使用寿命和使用效能的发挥,并且处理难度大,效果不理想,影响外观质量和整体效果。
 
3 泵站施工中温度裂缝产生的原因分析
3.1 水泥水化热
泵站施工过程中, 温度裂缝的一般出现流道混凝土结构中。 混凝土硬化期间水泥放出大量水化热, 内部温度不断上升,而流道混凝土结构断面较厚,水泥水化热产生的热量就会聚集在混凝土内部不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面热量散发较快,这样就形成混凝土内外较大温差,从而引起内外热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生拉应力。 随着混凝土龄期的增长,在混凝土硬化后期,水化热渐减少,混凝土内部开始降温至稳定温度为止, 受到基础或老混凝土的约束愈来愈大,就会在混凝土内部出现拉应力,当混凝土的抗拉强度小于拉应力时,就会出现温度裂缝。
 
3.2 约束条件
大型泵站通常有底板、进、出水流道、边中墩、泵机圆筒、电机梁等组成的空间结构。 在施工中,底板以及流道层的混凝土结构较大,特别是流道层结构复杂,通常为肘形进水流道和驼峰形出水流道。 当流道混凝土分层浇筑时,流道周围刚性连接的结构物体积大小不一,方向各异,结构受力很复杂,约束也很复杂,当混凝土发生收缩时,流道混凝土极易产生裂缝;水泵层进、出水流道部分除进、出水流道壳体以外全是实体混凝土,在此部位的混凝土施工时,处理不当经常会出现裂缝,为了防止温度裂缝, 应从温控措施和改善约束条件两个方面着手。
 
4 温控措施
4.1 混凝土原材料选择及配合比设计
泵站施工不宜选用热水泥, 选用水化热较低的中低热水泥,收缩小,导温效果好,对防止混凝土收缩裂缝非常有利;优化混凝土配合比设计,选用三级配混凝土,掺入粉煤灰和减水剂,能够在满足设计要求和施工质量的前提下,减少单位水泥的用量,从而降低混凝土的水化热温升。此外,还应严格控制混凝土拌和的加水量,在浇筑过程中严格监控混凝土的坍落度, 防止混凝土坍落度过大造成表面干缩裂缝。
 
4.2 混凝土原材料温度控制
4.2.1 砂石骨料的温度控制
提高骨料堆堆料高度,从骨料底部取料;在骨料堆放场上部搭设防晒遮阳棚,避免骨料 受太阳暴晒;提前 1d 向骨料喷射水雾或用冷水冲洗骨料进行预冷降温。
 
4.2.2 拌和水的温度控制
混凝土拌和用水可优先选用深井井水, 地下水温较低且比较恒定,不受气温影响,能够达到低温水拌和的要求;如果夏季气温过高,以上措施不能满足要求时,应及时在拌和水采取加冰措施。
 
4.2.3 水泥、粉煤灰的温度控制
水泥、粉煤灰出场后,自身温度会随着储备期的延长而降低,因此要根据施工进度安排提前进场水泥、粉煤灰,尽可能延长水泥、粉煤灰的储存时间;水泥罐、粉煤灰罐采取覆盖 措施,并在表面洒水,保证水泥温度不过高。 不足的水泥、粉煤灰以车代库,车辆停置在避荫处防止阳光直晒,必要时在车辆上部搭设遮阳篷,以避免温度过高。
 
4.3 混凝土运输过程中的温度控制
混凝土运输过程中,如采用罐车进行混凝土水平运输,应对混凝土罐车遮盖、包裹保温被或进行洒水降温,防止混凝土在运输过程中温度回升过快;加强混凝土运输管理,确保运输路况,为减少混凝土在运输时间过长导致入仓温度回升,应保证能够随时维护施工路线,保证运输路线畅通,无堵塞,避免多次转运,尽量缩短混凝土运输及等待卸料时间,加快混凝土入仓速度。
 
4.4 混凝土入仓的温度控制
混凝土浇筑前,用地下水浸润仓面,降低仓面初始温度;合理调配混凝土运输及入仓机械,加快混凝土入仓覆盖速度,合理安排施工作业人员,快速平仓、振捣。
 
4.5 混凝土仓面的温度控制
为防止混凝土表面散热过快, 避免混凝土内部温度过大和控制混凝土内、外温度差,混凝土平仓振捣后,采用隔热材料及时覆盖。
 
4.6 避开高温和低温时段浇筑
泵站混凝土浇筑尽量避免在高温时段浇筑, 防止高温环境下混凝土表面出现开裂的现象,在安排仓位时,随时了解和跟踪天气预报,掌握天气的趋势走向。 合理安排好工期,尽量安排在早晚、夜间及利用阴天进行。 同样,尽量避开冬季雨雪天气,对泵站的结构做好充分的保温措施,以防止低温环境冻坏泵站表面的混凝土形成裂缝。
 
4.7 混凝土的养护
为降低混凝土内部温度,减少混凝土内外温差,可对温度场进行分析,对温度应力较大的区域合理布置冷却水管,混凝土覆盖冷却水管时开始通水, 冷却水水流方向固定时间变换一次。 还可以在混凝土内部埋设温度计,安排专职温度监测人员定时测量并记录混凝土内部温度, 结合混凝土内部温度上升速度及时调整冷却水管通水温度、流量及时间和洒水频次。对于流道混凝土,可以流道内安装智能化喷淋养护系统,通过监控泵站流道内温湿度的变化自动进行洒水喷淋, 喷淋水管可以采用 PVC 管,其布孔可以预钻,更好是在流道模板固定安装后钻孔,以便更好地保障钻孔的布置与方位。 各个喷淋水管的钻孔,限定在保湿养护的范围,均延伸至流道外。 固定安装后, 沿轴线方向在模板支撑的空格处梅花形钻孔, 间距均匀。 混凝土浇筑完成后,注意保温保湿。 进、出水流道进口、出口需用保温被封闭保温, 及时在混凝土表面覆盖薄膜加养护毯进行洒水养护,保证混凝土表面经常湿润。 尤其在外界环境温度骤变时,更应注意混凝土表面防护。 一般养护时间不少于28d,在干燥、炎热的情况下,应当适当延长。
 
5 改善约束条件
泵站结构复杂, 在混凝土结构施工时应对泵站站身进行合理的分层,尽量保持构筑物的整体性,减轻新旧混凝土的约束作用,减少约束范围;合理的安排施工工序,缩短施工 分层之间的混凝土浇筑时间,快速、均匀、薄层上升,以减轻混凝土的约束作用。
 
6 结 语
在建设泵站施工的过程中,混凝土裂缝问题经常会出现,因此控制混凝土裂缝是保证工程质量的前提条件。 所以,相关的技术人员必须要明确泵站施工过程中温度裂缝发生的原因,采用相关的预防措施,层层严密把关,高标准要求,规范化施工,这样才能够最大程度的提高混凝土建设的使用寿命,保障建设的安全性。
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