小浪底泄洪工程高标号混凝土裂缝产生的原因及防治

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1、小浪底泄洪工程高标号混凝土裂缝产生的原因及防治廖波(小浪底工程咨询有限公司)摘要：小浪底泄洪工程中采用了抗空蚀、耐磨性能好的C70高标号硅粉混凝土。孔板(导流)洞、排沙洞明流段、明流洞和溢洪道大体积、C70高标号硅粉混凝土中均出现早期和后期施工裂缝。早期裂缝主要与混凝土因水泥水化热引起的内外温差和干燥引起的内外湿差有关。后期裂缝主要由基础温差引起。采取掺加25-40%粉煤灰优化混凝土配合比、加强混凝土温度控制、缩短混凝土分块长度等措施能有效预防裂缝产生。工程修补时采用环氧树脂和特细水泥注浆法处理已出现的

2、裂缝、效果良好。关键词：高标号硅粉混凝土；裂缝；环氧树脂；特细水泥收稿日期：2000-06-08作者简介：廖波(1966-)，男，安徽寿县人，工程师，从事水利水电施工及监理工作。　　黄河小浪底水利枢纽工程位于河南省洛阳市以北40km，黄河中游最后一段峡谷的出口处，上距三门峡水利枢纽130km，下距花园口128km.水库总库容126.5亿m3，其中有效库容51亿m3.枢纽主要任务是以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水、灌溉和发电，蓄清排浑、除害兴利、综合利用。小浪底的泄洪项目主要包括：进水口引渠、10个功能不

3、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)洞闸室以下洞身段、3条排沙洞明流段、3条明流洞和溢洪道采用了抗空蚀耐磨性能好的C70高标号硅粉混凝土。标号40MPa以下的混凝土在我国普遍使用，并具有丰富的施工经验和研究成果。但大体积、大范围使用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)洞闸室以下洞身段、排沙洞明流段、明流洞和溢洪道C70高标号硅粉混凝土施工过程中，混凝土都有不同程度的裂缝出现，裂

4、缝宽度一般在0.4～0.8mm，最大宽度2mm，裂缝平均长度4m.C70高标号硅粉混凝土裂缝分布部位和裂缝主要类型见表1.表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裂缝主要类型混凝土浇筑方量/(万m3)孔板(导流)洞洞身段(洞径14.5m)上半圆长度12m×内弧长34.16m×厚度0.8-1.2m斜向发展到近似水平向的混凝土裂缝17.0下半圆长度12m×内弧长11.39m×厚度0.8-1.2m明流洞洞身段和泄槽段边墙12m×(9-11.5)m×1m竖直缝和

5、45°左右的倾斜裂缝14.4底板12m×(12.5-13.7)m×1m横向贯穿裂缝排沙洞明渠段边墙8.9m×7.9m×0.8m竖直缝和45°2.8左右的倾斜裂缝底板8.9m×6m×0.8m横向贯穿裂缝溢洪道边墙15m×11m×0.8m竖直缝和45°左右的倾斜裂缝12.0底板15m×14m×0.5m横向贯穿裂缝1高强度等级混凝土裂缝产生的原因1.1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引起的内外温差和干燥引起的内外湿差(特别在拆模后)有关。混凝土浇筑后，因水泥水化热作用，引起温度升高较快，见图

6、1，加上混凝土的导热性能很差，导致混凝土内外出现温差。由于材料的热胀冷缩性，引起内部受压、外部受拉。当混凝土此时的抗拉强度小于外部温度拉应力时就要出现裂缝。有些部位在拆模(龄期2～3d左右)时已出现裂缝，有些部位在拆模后1～2d内出现裂缝。表2是计算的C25、C70混凝土升温过程中不同内表温差和不同表面温度降温梯度的拉应力。图1C70高标号硅粉混凝土现场实测温度上升曲线表2C25、C70混凝土表面早期温度拉应力温差/℃C25混凝土温度拉应力/MPaC70混凝土温度拉应力/MPa升温过程内表温差(龄期3d

7、)70.931.2891.301.79121.862.5651.011.38表面温度降温梯度(龄期5d)81.612.21102.022.76注：①3d龄期抗拉强度：C25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]=　—　　　1.72MPa，C70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，在温差相同时，C70混凝土比C25混凝土温度拉应力要大得多。在升温过

8、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]；表面温度降温梯度超过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。根据统计的现场温度资料，混凝土在木模板保护、外界气温10℃左右情况下，1～2m厚的C70混凝土在升温过程中内表温差在6～9℃左右，根据表2的计算分析结果，拆模前一般是不会出现裂缝。从现场施工情况发现，凡是拆模时即出现裂缝的，多是采用混凝土泵入仓水泥用