摘要:通过在混凝土结构中增加预应力筋和添加抗裂纤维,可以抵抗混凝土后期收缩和温度引起变形产生的拉应力,避免受力裂缝的产生,同时通过优化混凝土原材料及配合比设计,设置膨胀加强带,采取适当施工工艺和养护措施等进一步控制裂缝的产生,可以有效解决结构的抗裂问题。鉴于此,本文对化学灌浆在地下洞室混凝土裂缝处理中的应用进行分析,以供参考。
关键词:化学灌浆;混凝土裂缝;泄洪洞;水电站
引言
水电站地下洞室混凝土的抗压强度、耐久性、抗渗性关系到水电站重要结构物运行安全问题。出现裂缝对混凝土上述性能有重要影响,原则上不应该出现灌浆施工工艺控制不当造成的混凝土内部劈裂缝,这类裂缝处理起来也相当麻烦,处理不当会留下质量隐患。本文主要介绍了化学灌浆在混凝土内部劈裂缝处理中的施工工艺及效果,为类似工程混凝土裂缝处理提供了一定经验。
1地下室结构设计方法
1.1节点构造方法
由于地下室的规模存在一定的差异,因此相关的结构设计也有所不同,对于工程设计人员来说在进行地下室结构设计的时候,需要联系工程场地的地质情况,借助设计方案来控制应力集中的问题,提升地下室结构的稳定性和可靠性。要是建筑主楼筏板厚度和附近地板厚度存在较大的差异,设计人员在设计地下室结构的时候需要在厚薄底板交接部分设计出一个渐变的断面,提升断面的稳定性,防止应力全部集中在交接的部分,常见的地下室渗漏如图1所示。
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1.2混凝土等级控制
设计人员在设计工程结构的时候,要想能够控制混凝土收缩问题,就需要保障工程结构的基本构造,控制对于混凝土的使用,一般情况下,主楼底板的混凝土强度在C40左右,至于地下室结构底板外墙和地下室楼顶的混凝土等级在C30作用,因此能够看出,需要把混凝土强度控制在合理的范围中,防止由于混凝土收缩进而产生地下室结构裂缝问题。
2混凝土裂缝成因分析
泄洪洞边墙、顶拱部位,在混凝土与喷层之间、喷层与基岩之间,局部存在缝面。帷幕灌浆孔第1段灌浆时,卡塞在混凝土内,浆液通过缝面扩散填充缝隙,在混凝土面产生一定面压,同时产生一定变形。在后续孔段灌浆时,因卡塞位置在基岩50cm左右,同时灌浆力增大,细微裂隙产生劈裂,浆液再次作用在混凝土面,混凝土再次产生一定变形,当变形量累加到一定程度后,混凝土面产生开裂现象。从1号泄洪洞左侧边墙帷幕灌浆的时间和成果分析,裂缝产生前,8-8#孔第1段、8-9#孔第3段、8-7#孔第2段、8-2#及8-3#孔第3段都有较大的灌浆注入量,其中几个孔段虽然反映的不是第1段灌浆的注入量,但受卡塞位置影响,可能是从表层裂隙串到了混凝土与基岩的结合面。取芯检查发现,混凝土与基岩结合部位有明显水泥结石。因此,裂缝的产生是卡塞位置深度不足、灌浆压力偏大和不良地质条件等不利因素共同作用的结果。
3裂缝预防措施
3.1设计单位可以选择的防治方法
在进行工程项目建设的时候,防水材料要是选择橡胶止水条难以发
挥一个良好的效果,通过调查可以看出,大多数项目选择的止水材料,止水钢板的效果最佳,并且操作比较简单,比较容易进行固定,至于后浇带能够选择把止水板当作止水材料。要是后浇带(图2)的位置产生沉降的情况选择不锈钢效果较差,不过选择不锈钢能够避免产生锈蚀的情况。不仅如此,也需要参考实际情况和地下水的水位高低选择防水材料,选择的材料需要具备渗漏性,因此在地下室的顶板上不可以选择卷材来开展防水操作,防止影响到整体的工程质量。
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3.2混凝土的振捣
垂直构件(如柱、剪力墙)应按50mm左右分层浇灌分层用插入式振动器振捣,水平构件(如梁板):梁采用插入式振动器振捣,板一般采取平板振动器振捣,较厚的板(如≥150厚)板应先用插入式振动器先按振距要求梅花式振捣,然后用平板振动器垂直方向来回振捣;施工中,应严格按规范要求施工,除作好技术交底外,还应派专人监督,如施工单位的质检员及监理人员要现场旁站监督等,确保混凝土浇捣质量,减少因混凝土振捣不密实而产生裂缝的风险。
3.3材料方面
水泥应当采取普通硅酸盐水泥以及硅酸盐水泥;而且地下室的外墙体防裂抗渗需要是比较大的,因此所采取水泥铝酸三钙的含量不应当超过8%。运用的时候水泥的温度不应大于60℃。矿物的掺合料应当与相应规定需要相符合,粉煤灰的掺量不应当大于水泥用量30%,而且矿渣粉的掺量不应当大于水泥用量50%,还有沸石粉不应当大于水泥用量10%,以及硅粉不应当大于水泥用量10%,在采取复合矿物的掺合料的时候,掺量不应当大于水泥用量50%。所采取外加剂应当与相应规定需要相符合,选取外加剂的时候,一定要依照项目具体的状况先进行水泥的适应性与实际效果实验。
3.4灌浆、过程封堵及封孔
化学灌浆施工按自低到高,自下而上的原则进行。为有效利用化学灌浆材料,处理裂缝段采用改进后的灌浆塞,卡塞在裂缝上端10cm左右,如卡塞深度超过裂缝所在深度,则存在漏灌可能,不利于对裂缝缝面充填。化学灌浆压力初始值为0.2MPa,最大压力不超过0.4MPa。其余灌浆孔先不做处理,待灌浆开始出浆后,利用堵头塞进行封堵,堵头塞按胶球卡在裂缝上的原则进行卡塞。灌浆过程串孔封堵的孔不再进行化学灌浆处理。
3.5合理编制专项施工方案
大体积混凝土施工之前,根据施工场地情况、施工季节特点、混凝土搅拌站与场地的距离、混凝土性能要求、混凝土浇筑数量和工程施工难点与重点等情况合理地编制大体积混凝土专项施工方案。在施工方案中应对大体积混凝土的强度和抗渗要求、原材料质量标准、混凝土运输路线、浇筑方法、泵送形式、机械设备与人员组织、混凝土养护方法、混凝土振捣改进方法、混凝土温度监测、质量通病的预防措施和应急救援措施等进行具体说明与明确。大体积专项施工方案应按照程序报送审核,审核通过后方可施工。
3.6大体积混凝土配合比设计优化
根据大体积混凝土裂缝主要成因分析可知,如何提高混凝土原材料质量、减少水泥用量与用水量、满足强度与和易性要求等是大体积混凝土配合比设计的主要考虑因素。本工程大体积混凝土采用掺加抗裂纤维、粉煤灰和高效缓凝减水剂等“三掺”方法来提高大体积混凝土的抗裂性,并采用60d后期强度对大体积混凝土配合比进行优化设计。水泥选用“华润”牌普通硅酸盐水泥,强度等级为42.5;水泥3d水化热为218kJ/kg,满足≤240kJ/kg的规范要求;7d水化热为239kJ/kg,满足≤270kJ/kg的规范要求;铝酸三钙的含量为3%,满足≤8%的规范要求。粗骨料采用花岗岩碎石,粒径为5~31.5mm,连续级配,含泥量为0.4%,压碎值指标为15.2%,针片状颗粒含量为2.1%。细骨料采用机制砂,细度模数为2.8,亚甲蓝MB值为0.3g/kg,压碎值指标为10.2%。
结束语
本文分析了地下室裂缝问题和渗漏问题,研究了相关的管理控制方法,确保地下结构裂缝以及渗漏水问题能够得到合理的应对,这样也能够提升结构的防水性能,使得工程质量可以得到更加可靠的保障。
参考文献
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