裂缝分析黄河小浪底水利枢纽

裂缝分析黄河小浪底水利枢纽40km，黄河中游最终一段峡谷的出口处，上距三门130km128km.126.5m351亿m3.枢纽主要任务是以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水、浇灌和发电，蓄清排浑、除害兴利、综合利用。小浪底的泄洪工程主要包括：进水口引渠、10个功能不同的塔体组成的进水塔、3条孔板(导流)洞、3条明流泄洪洞、3条排沙洞、1条正常溢洪道、出口消力塘和泄水渠、尾水明渠。在3条孔板(导流)洞闸室以下洞身材、3条排沙洞明流段、3C7040MPa以下70MPa混凝土，在我国水利工程中还是较少的。在小浪底孔板(导流)洞闸室以下洞身材、排沙洞明流段、明流洞和溢洪道C700.4～0.8mm，最2mm4m.C701.1C70高标号硅粉混凝土裂缝分布部位和裂缝类型C70高标号硅粉混凝土裂缝分布部位 浇筑尺寸

混凝土浇筑方量(14.5m)

内弧长边墙12m×(9-11.5)m×1m的边墙12m×(9-11.5)m×1m的倾斜裂缝底板12m×(12.5-13.7)m×1m横向贯穿裂缝边墙8.9m×7.9m×0.8m45°左右的倾斜裂缝底板8.9m×6m×0.8m横向贯穿裂缝边墙15m×11m×0.8m45°左右的倾斜裂缝底板15m×14m×0.5m横向贯穿裂缝

17.0明流洞洞身材和泄槽段排沙洞明渠段溢洪道高强度等级混凝土裂缝产生的缘由早期裂缝分析混凝土早期裂缝主要与混凝土因水泥水化热(特别在拆模后)有关。混凝土浇筑后，因水泥水化热作用，引起温度上升较快，见图1，加上混凝土的导热性能很差，导致混凝土内外消灭温差。由于材 料的热胀冷缩性，引起内部受压、外部受拉。当混凝土此时的抗

14.42.812.0相关图片如下(龄期2～3d左右)时已消灭裂缝，有些部位在拆模后1～2d内消灭2是计算的C25、C70混凝土升温过程中不同内表温差和不同外表温度降温梯度的拉应力。1C70高标号硅粉混凝土现场实测温度上升曲线2C25、C70混凝土外表早期温度拉应力温差/℃ C25混凝土温度拉应力/MPa

C70混凝土温度拉应力/MPa70.931.28升温过程内表温差(龄期3d)91.301.79121.862.5651.011.38外表温度降温梯度(龄期5d)81.612.21102.022.76混凝土[σ]=1.34MPa，C70高标号硅粉混凝土[σ]=1.92MPa;②5d龄期抗拉强度：C25混凝土[σ]=— 高标号硅粉混凝土[σ]=2.47MPa.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，在温差一样时，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]；外表温度降温梯度超过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。依据统计的现场温度资料，混凝土在木模板保护、外界气温10℃左右状况下，1～2m厚的C70混凝土在升温过程中内表温差在6～9℃左右，依据表2的计算分析结果，拆模前一般是不会消灭裂缝。从现场施工状况觉察，但凡拆模时即消灭裂缝的，多是承受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展冬季保温，或同时具备上述两种因素，此3号明流洞左边墙第54块混凝土在拆模时就觉察有裂缝消灭。混凝土在拆模后无任何保护的状况下，经计算C70混凝土外表拆模后第一天降温梯度最陡，一般到达210℃时所产生的温度应力足以将混凝土外表拉开。实际统计资料说明拆模后混凝土未进展有效的保护措施，遇低温时混凝土外表温度突然下降，引起更大的温度变化，使得混凝土外表的拉应力更大，这样混凝土在拆模后1～2d内将消灭外表裂缝。溢洪道左边墙WL-510KF层(3m)23条竖向贯穿裂缝。69%.后期裂缝分析混凝土后期裂缝主要由根底温差引起，与施工分块尺寸、混凝土弹模/基岩弹模等因素有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，假设根底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1mC25、C703.3因混凝土与根底温差引起的温度拉应力C25混凝土拉应力/MPa C70混凝土拉应力/Mpa/℃L=6m 22 1.6727 2.053746

L=15m1.782.18

L=6m2.73.4

L=10m3.44.2

L=15m3.64.5C25σ]=1.85MPa，C70σ]=3.5MPa，应力安全1.3；②L3C25混凝土板，假设掌握根底温差22℃(对应最高温度为30℃左右)，浇筑分块长度应在15m以内，可防止混凝土消灭裂缝。基岩上的C70高标号硅粉混凝土板，假设掌握根底温差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。假设掌握根底温差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，45℃，消灭了后期混凝土裂缝。在无早期裂缝的浇筑块上，后期裂缝一般消灭在浇筑块中间位置，而在已出现早期裂缝的浇筑块，后期裂缝只在已消灭的裂缝上连续拉长加深。由于底板和围岩形成的根底约束力较强，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。依据现场统计资料显示此类裂缝占总量的31%.C70高标号硅粉混凝土裂缝的预防(1)优化混凝土协作比。在满足强度等设计指标要求的状况下，掺加粉煤灰25%～40%尽量削减水泥用量，降低混凝土水化热温升，提高混凝土的后期强度及抗裂力量。(2)提高施工质量。加强混凝土浇筑过程中的振捣掌握，保证混凝(3)缩短混凝土分块长度。依据水工标准，隧洞及泄洪槽衬砌分块长度一般6～12m.据表3计算分析结果，C70高标号硅粉混凝土分块长度取标准的下限，以4～6m较适宜。(4)加强混凝土温度掌握。C70高标号硅粉混凝土温控比其他低强度混凝土更难以掌握。高强度等级混凝土温控有其特别性，与低强度混凝土相比，其龄期3～7d左右温度提高的幅度远大于其强度提高的幅度。因此需实行比一般低强度混凝土更强的温控措施。在混凝土施工时降低浇筑温度，也就是降低最高温升和初始温差，到达降低外表拉应力的目的。这对防止早期温度裂缝格外有效。降低浇筑温度要掌握3个环节，掌握骨料温度、掌握水泥温度，充分利用制冷设施来降低出机温度；混凝土运输中承受搅拌车，削减运输途中的温度上升；削减入仓振捣时的温度上升。(5)混凝土养护。混凝土冬季拆模后，为防止混凝土外表洒水结冰造成内外温差过大消灭裂缝，小浪底工程使用Sika保水养护剂，拆模后刷在混凝土外表进展养护。该养护剂在90d后老化，自行剥落，不存在将来过水后有害物质污染黄河问题。同时掩盖泡沫塑料保温。施工中实行以上措施后，有效地掌握了裂缝的发生和进展。3号明流洞在施工后期裂缝明显削减。C70高标号硅粉混凝土裂缝处理措施依据技术标准要求但凡裂缝宽度大于0.5mm或是长度大于1.5m的裂缝均应进展处理。小浪底泄洪工程对C70高标号硅粉混凝土裂缝主要承受环氧树脂和特细水泥注浆进展处理。环氧注浆处理注浆材料Sika752状态下或潮湿的混凝土外表无收缩固化。Sika752环氧树脂力学强度指标及适4。414d的强度指标及适用条件抗压强度/MPa抗拉强度/MPa

与混凝土的粘结与钢材粘结强度被修补的混凝土可修补裂缝宽度强度/MPa

/MPa

/mm64 27 3

9

0.2～0.5裂缝处理步骤(16mm10cm30cm右(2(3)在钻孔处安放灌浆咀。同时用Sika731环氧砂浆封闭裂缝及灌浆咀底座。固化24h.(4Sika752A、B2∶1并搅拌3min.(5)用环氧注浆泵将拌合好的浆液注入裂缝内，竖向缝自下而上，水平缝自一端向另一端，逐孔灌注，灌注压力为0.4～0.6MPa.(6)自然状态下养护，到达肯定强度后用砂轮机把外表打平磨光。孔板(导流)洞、排沙洞泄槽段均承受此方法进展处理，在处理过的裂缝中进展随机取芯检查，从芯样外观看，灌注材料布满裂缝空隙与混凝土结合很好。进展抗压试验时，满足混凝土设计强度要求。特细水泥注浆处理5强度指标及适用条件水灰比0.55-0.65

3.0

/(cm2/g)16000

1d 7d23 45

38d60

修补裂缝宽度/mm0.2注浆材料特细水泥(SikaMikrodurR-Ud

<9.5um，95比外表积>16000cm2/g)有别于一般水泥。使用时特细水泥添加3%的外加剂(SikaIntraplastHE50)和水混合。特细水泥的力学强度指标及适用条件见表5.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0.6～1.2MPa.裂缝处理效果3泥变形与混凝土接近，进展抗压试验时，满足混凝土设计强度要求。假设有渗水的裂缝承受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依据实际状况选择不同的修补方法。完毕语小浪底泄洪工程承受C70高标号硅粉混凝土的部位消灭各种类型的裂缝的机率较C40以下混凝土的部位为高。从裂缝产生的时间上看，早期裂缝居多。从外表裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝类型上看，C70高标号硅粉混凝土中深层裂缝、贯穿裂缝较C40以下混凝土多。通过对早期裂缝和后期裂缝的缘由分析，实行了有效的预防措施，这些措施的实施对防止裂缝形成取得了良好的效果。依据技术标准要求，但凡缝宽大于0.5mm或长度大于1.5m缝，这两种方法工艺成熟，处理后的抗压强度满足设计要求。为了避开和削减高强度混凝土的裂缝，优化协作比设计、研制“补偿收缩混凝土”是土木工程材料学科的课题。黄河小浪底水利枢纽泄洪工程(Ⅱ标)技术标准[S]。1994。黄河小浪底水利枢纽温控观测及实施分析报告[R]。黄河水利委员会设计院，1999.混凝土施工缝的质量掌握混凝土施工缝的质量掌握随着建筑业的进展，钢筋混凝土构造应用越来越普遍，在现浇混凝土施工过程中不行避开地会遇到施工缝的设置和处理问题。施工缝的质量、位置直接影响整个建筑构造的质量与安全，因此必需严格掌握施工缝的质量。现行施工标准虽然规定了混凝土梁、柱、板的施工缝留置位置和处理方法，但是不够具体，无法满足实际施工的需要。笔者依据寻常的施工阅历，现对施工标准中有关施工缝的规定并结合实际状况谈几点看法：—、严格掌握施工缝的留置位置正确由于混凝土抗拉强度低，仅为抗压强度的7%-14%〔平均约为10%〕最合理，施工缝宜留在构造受剪力较小且便于施工的部位。1、施工标准中规定的“柱应留水平缝、梁板墙应留垂直缝”比较片面，没有对混凝土构件作出统一规定，例如，混凝土楼梯假设说留水平缝或垂直缝都是不适宜的。应规定为：使施工缝接缝面与构造的纵向轴线垂直。2、对于大体积混凝土，由于浇注数量大，整体性要求高，一般不应留施工缝。3、混凝土条行根底和独立柱根底也应一次浇注完毕，不宜留施工缝。4、承受动力作用的设备根底，一般不应留置施工缝。如设计没有规定，而施工时又必需分段浇注混凝土时，应先征得设计单位同意，并符合施工标准要求方可设置。但在同一设备机座的地脚螺栓之间，在重要机座之下和用轴连接传动的设备机座之间不得留置垂直缝。5、根底的薄壁或悬壁部位以及被孔洞减弱部位不应留置施工缝。6、施工标准规定：“和板连成整体的大断面梁，施工缝应留置在板底面以下20-30mm，当板下有梁托时，留在梁托下部。”大断面梁，没有具体规定端面尺寸，一般认为和板连成整体的梁应和板同时浇注，只有当梁的高度大于1m时，才允许将梁单独浇注并按标准规定留置施工缝。7、对简支梁作受力分析，在荷载作用下跨中的剪力较小，施工也比较便利，施工缝应留置在跨度中间1/3的范围内。8、浇注圈梁时，由于砖墙的十字、丁字、转角墙垛、门窗洞、预留洞的上部以及圈梁与其他混凝土构件交接处如带有雨蓬、阳台、天沟板等的圈梁属于薄弱环节或关键部位，都应连续浇注混凝土，除此之外的部位均可留置施工缝。9、楼梯的混凝土宜连续浇注。假设为多层楼梯，且上一层为现浇楼板而又未浇注时，可留置施工缝；应留置在楼梯段中间的1/3部位，但要留意接缝面应斜向垂直于楼梯轴线方向。10、雨蓬由于浇注量少且属于悬臂构件，应一次浇注混凝土完毕，不能留施工缝。二、正确处理施工缝，确保混凝土质量1、混凝土初凝以后，不能过早地在上面浇注的混凝土层，否则在振捣浇注的混凝土时，会破坏已初凝混凝土的内部构造和混凝土与钢筋的粘结，所以必需等混凝土抗压强度到达1.2Mpa 以上时，才能连续浇注混凝土。2、重浇注混凝土之前应去除施工缝外表的水泥浆、垃圾、松动的砂石和脆弱层，以及钢筋外表的油污、泥锈和砂浆等杂物；承受外表涂刷缓凝剂处理的垂直施工缝，应在拆模后即用钢丝刷或压力水去除表层水泥浆，使石子外露。由于水平施工缝前后层混凝土的结合是通过混凝土在重力作用下的压力、接触面的摩擦力以及前后层混凝土的粘结力和接触面产生的咬合力来提高其抗剪力量的，因此施