株溪口水电站大体积泵送混凝土裂缝的防治
1 工程概况
株溪口水电站工程位于湖南资水干流中游，是以发电为主兼有航运等综合利用的水电工程。坝址地处湖南省安化县境内，枢纽建筑物主要由右岸混凝土挡水坝、右岸电站厂房、溢流坝、左岸船闸和左岸土石坝组成,水库正常蓄水位87.5m，总库容3330万m3，电站装机4×18.5MW灯泡机组，多年平均发电量2.95亿kWh。坝轴线全长475.3m，坝顶高程95.7m，坝顶6.0m宽公路桥贯通两岸。
株溪口电站厂房结构主要为常态混凝土，厂房施工后期，受浇筑设备影响，2#，3#，4#机三台机组流道二期混凝土拟采用泵送混凝土施工。厂房结构二期混凝土需要紧密包围金属钢衬结构，混凝土存在体积大、流态高的特点，如果产生裂缝，可能直接导致厂房漏水等严重质量危害。根据浇筑分层，单仓体积最大为330m3。采用泵送施工大体积混凝土，减少和控制裂缝的产生成为质量控制的关键。
2 大体积泵送混凝土特点及裂缝产生原因分析
大体积混凝土存在水化热难以释放的问题，造成混凝土内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝。而泵送混凝土属于高流态混凝土，较之其他现浇塑性混凝土，具有坍落度大、砂率大、水泥用量多的三个显著特点，产生的水化热更为明显，特别是对于大体积的泵送混凝土，出现裂缝的几率也更高。
同时，水泥的化学收缩与水泥的品种、标号、细度、用量有关。随着水泥标号提高、细度增大、用量增多，混凝土的收缩值随之增加。混凝土拌合物在经历化学收缩、塑性收缩、碳化收缩及干燥收缩。混凝土自收缩是其固有的物理特性，也是泵送混凝土产生裂缝的主要原因。
3 裂缝防治措施
在株溪口电站流道二期混凝土施工中，主要从配合比、搅拌、运输、振捣、养护等工序控制，以减少和防止裂缝的产生。
3.1 配合比设计
针对大体积泵送混凝土的特点，在配合比设计上，利用“三掺”技术，掺入煤灰、高效减水剂、膨胀剂，来降低水化热、利用混凝土体积微膨胀，补偿混凝土早期失水收缩来预控裂缝产生。
施工中，选择了益阳东方水泥厂生产的劲虎牌P.O32.5低热水泥，选用益阳昌源生产的Ⅱ级煤灰，外加剂选用WG牌FDN－440高效缓凝减水剂和UEA膨胀剂。
在考虑强度、耐久性、泵送距离、环境温度等具体施工条件后。通过配合比试验确定，所采用的C25泵送混凝土，砂率为35%，煤灰掺量为15%～16%，减水剂掺量为1.6%，膨胀剂掺量为7%。
3.2 混凝土拌制
采用HZS50 型强制式搅拌机拌和混凝土，搅拌时采用了二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，有效防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上，使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大，从而提高混凝土强度和节约水泥，并进一步减少水化热，降低裂缝产生的概率。
3.3 混凝土输送
泵机为中联拖式输送泵，布置在厂房门前厂区地坪上，距离浇筑仓号最远约110m，泵管高程在厂房安装平台，与厂房主机段流道仓号最大高差为22m，泵管输送到仓号上空，转接为链式溜桶，由溜桶入仓，保证砼自由倾落高度小于2m，防止骨料离析。施工时，泵机扣设置遮阳蓬，泵管覆盖冷水浇湿麻袋片，防止高温下混凝土坍落度损失。
3.4 混凝土浇注
根据厂房流道二期结构特点、钢筋疏密等情况进行了合理的分层、分块，安排施工工序，以达到利于散热，减小约束控制的目的。混凝土浇注时由远而近逐层进行，保证对各浇注部位加强振捣，并在终凝前进行二次振动，排除混凝土因泌水，在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。重点特殊部位如金属钢衬结构周围及施工缝、尖角部位在浇注前先铺抹一层2cm厚的水泥沙浆，增加粘结力。采用Ф50软轴振动棒进行振捣，每个部位都要振捣到位，使混凝土浇注均匀密实，保证混凝土紧密的包裹在钢衬周围。并要求混凝土浇注连续进行，如必须间歇，其间歇时间尽量缩短，在前层混凝土初凝之前，将次层混凝土浇筑完毕。
3.5 混凝土温控措施
主要从六方面着手：（1）选用低热水泥，掺加粉煤灰，减少水泥用量，降低水化热；（2）搭盖骨料凉棚，加高成品料堆，降低骨料温度；水泥与煤灰罐上搭凉棚，并喷水雾降温；（3）拌和时，在拌和机料仓上布置两台鼓风机对骨料仓吹冷风，风冷骨料；并在河中心搭设浮箱利用抽水泵抽取深河水拌和骨料；（4）缩短运输时间，在混凝土运输车上搭设遮阳棚，并用冷水浇湿麻袋片覆盖泵管，降低入模温度；（5）合理分层、分缝，减小浇注层厚度，利用浇注层散热。外界高温时，在浇注仓面进行喷雾降温；（6）通过在流道模板表面常流水方式进行降温，迫使提前达到稳定温度。
3.6 混凝土的养护
混凝土养护是一个重要的环节，要保正适当的温度和湿度条件。 加强混凝土的早期养护工作，利用增大空气相对湿度可以有效降低混凝土表面水分蒸发率，在新浇混凝土周围采用喷水雾的办法来增加空气的相对湿度，用带针孔的塑料软管架设在新浇混凝土四周，通过注入一定水压的水使其形成针孔喷雾，方法简单易行而且经济。并在混凝土浇筑完毕后初凝前及时覆盖湿草袋，降低混凝土表层的温差，延长散热时间，可使水泥的水化充分、完全，保证新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件。提高混凝土的抗拉强度，减少干燥收缩裂缝。终凝后进行蓄水养护，有利于混凝土强度增长和应力松弛，避免产生贯穿裂缝。另外合理掌握拆模时间，必须达到强度要求，才能进行拆模。因为早期受振、拆模过早或施工超载都可能产生裂纹。现场技术人员要经常到现场检查，发现问题及时解决。
4 裂缝防治效果
4.1 裂缝产生表观效果
目前株溪口水电站四台机组已经全部蓄水发电运行，通过对流道混凝土表面观测，没有发现裂缝和明显渗漏水现象，一切运行正常。
4.2 裂缝检测情况
过水前利用混凝土超声波测试仪 NM-4B检测,(技术指标:声时测读精0.1μs， 声时测读范围 0.1～105000μs， 幅度测读范围 0～177dB，幅度分辨率 3.9‰，放大器带宽 10Hz～400kHz，接收灵敏度 ≤30 μv， 信号采集方式 连续信号，正常混凝土或岩土最大穿透距离≥10m)没有发现裂缝。
5 结 语
通过对株溪口水电站厂房流道泵送混凝土施工的探索与实践，在施工过程中，认真分析影响产生裂缝的因素，总结出了一套泵送混凝土，特别是高强度、高流态的大体积泵送混凝土裂缝防治的一些办法。有效的解决了大体积泵送混凝土易出现裂缝的问题，保证了施工质量。
（1）首先在满足流动性、泵送性和强度条件下，尽可能减少水泥用量和降低坍落度；
（2）选用低热水泥，利用“三掺”技术，掺入煤灰、选用对混凝土干燥收缩影响小的外加剂、并掺加适量膨胀剂；
（3）搅拌时采用了二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，浇注过程中采用二次振捣，使混凝土达到均匀密实；
（4）浇注完成后注意对混凝土保温、保湿养护；
（5）另外模板构造的稳定性、刚度、强度不够、漏浆、过早拆模以及钢筋保护层过大或过小、施工缝的设置、极端气候下施工等，也都可能引起混凝土结构开裂。在施工过程中必须加以重视。
参考文献
1. 袁光裕、胡志根. 水利工程施工[M]. 北京. 中国水利水电出版社. 2004
2. 冯浩、朱清江. 混凝土外加剂工程应用手册[M]. 北京. 中国建筑工业出版社. 2004
3. JGJ/T 10—95. 混凝土泵送施工技术规程[S]. 1995
株溪口水电站工程位于湖南资水干流中游，是以发电为主兼有航运等综合利用的水电工程。坝址地处湖南省安化县境内，枢纽建筑物主要由右岸混凝土挡水坝、右岸电站厂房、溢流坝、左岸船闸和左岸土石坝组成,水库正常蓄水位87.5m，总库容3330万m3，电站装机4×18.5MW灯泡机组，多年平均发电量2.95亿kWh。坝轴线全长475.3m，坝顶高程95.7m，坝顶6.0m宽公路桥贯通两岸。
株溪口电站厂房结构主要为常态混凝土，厂房施工后期，受浇筑设备影响，2#，3#，4#机三台机组流道二期混凝土拟采用泵送混凝土施工。厂房结构二期混凝土需要紧密包围金属钢衬结构，混凝土存在体积大、流态高的特点，如果产生裂缝，可能直接导致厂房漏水等严重质量危害。根据浇筑分层，单仓体积最大为330m3。采用泵送施工大体积混凝土，减少和控制裂缝的产生成为质量控制的关键。
2 大体积泵送混凝土特点及裂缝产生原因分析
大体积混凝土存在水化热难以释放的问题，造成混凝土内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝。而泵送混凝土属于高流态混凝土，较之其他现浇塑性混凝土，具有坍落度大、砂率大、水泥用量多的三个显著特点，产生的水化热更为明显，特别是对于大体积的泵送混凝土，出现裂缝的几率也更高。
同时，水泥的化学收缩与水泥的品种、标号、细度、用量有关。随着水泥标号提高、细度增大、用量增多，混凝土的收缩值随之增加。混凝土拌合物在经历化学收缩、塑性收缩、碳化收缩及干燥收缩。混凝土自收缩是其固有的物理特性，也是泵送混凝土产生裂缝的主要原因。
3 裂缝防治措施
在株溪口电站流道二期混凝土施工中，主要从配合比、搅拌、运输、振捣、养护等工序控制，以减少和防止裂缝的产生。
3.1 配合比设计
针对大体积泵送混凝土的特点，在配合比设计上，利用“三掺”技术，掺入煤灰、高效减水剂、膨胀剂，来降低水化热、利用混凝土体积微膨胀，补偿混凝土早期失水收缩来预控裂缝产生。
施工中，选择了益阳东方水泥厂生产的劲虎牌P.O32.5低热水泥，选用益阳昌源生产的Ⅱ级煤灰，外加剂选用WG牌FDN－440高效缓凝减水剂和UEA膨胀剂。
在考虑强度、耐久性、泵送距离、环境温度等具体施工条件后。通过配合比试验确定，所采用的C25泵送混凝土，砂率为35%，煤灰掺量为15%～16%，减水剂掺量为1.6%，膨胀剂掺量为7%。
3.2 混凝土拌制
采用HZS50 型强制式搅拌机拌和混凝土，搅拌时采用了二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，有效防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上，使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大，从而提高混凝土强度和节约水泥，并进一步减少水化热，降低裂缝产生的概率。
3.3 混凝土输送
泵机为中联拖式输送泵，布置在厂房门前厂区地坪上，距离浇筑仓号最远约110m，泵管高程在厂房安装平台，与厂房主机段流道仓号最大高差为22m，泵管输送到仓号上空，转接为链式溜桶，由溜桶入仓，保证砼自由倾落高度小于2m，防止骨料离析。施工时，泵机扣设置遮阳蓬，泵管覆盖冷水浇湿麻袋片，防止高温下混凝土坍落度损失。
3.4 混凝土浇注
根据厂房流道二期结构特点、钢筋疏密等情况进行了合理的分层、分块，安排施工工序，以达到利于散热，减小约束控制的目的。混凝土浇注时由远而近逐层进行，保证对各浇注部位加强振捣，并在终凝前进行二次振动，排除混凝土因泌水，在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。重点特殊部位如金属钢衬结构周围及施工缝、尖角部位在浇注前先铺抹一层2cm厚的水泥沙浆，增加粘结力。采用Ф50软轴振动棒进行振捣，每个部位都要振捣到位，使混凝土浇注均匀密实，保证混凝土紧密的包裹在钢衬周围。并要求混凝土浇注连续进行，如必须间歇，其间歇时间尽量缩短，在前层混凝土初凝之前，将次层混凝土浇筑完毕。
3.5 混凝土温控措施
主要从六方面着手：（1）选用低热水泥，掺加粉煤灰，减少水泥用量，降低水化热；（2）搭盖骨料凉棚，加高成品料堆，降低骨料温度；水泥与煤灰罐上搭凉棚，并喷水雾降温；（3）拌和时，在拌和机料仓上布置两台鼓风机对骨料仓吹冷风，风冷骨料；并在河中心搭设浮箱利用抽水泵抽取深河水拌和骨料；（4）缩短运输时间，在混凝土运输车上搭设遮阳棚，并用冷水浇湿麻袋片覆盖泵管，降低入模温度；（5）合理分层、分缝，减小浇注层厚度，利用浇注层散热。外界高温时，在浇注仓面进行喷雾降温；（6）通过在流道模板表面常流水方式进行降温，迫使提前达到稳定温度。
3.6 混凝土的养护
混凝土养护是一个重要的环节，要保正适当的温度和湿度条件。 加强混凝土的早期养护工作，利用增大空气相对湿度可以有效降低混凝土表面水分蒸发率，在新浇混凝土周围采用喷水雾的办法来增加空气的相对湿度，用带针孔的塑料软管架设在新浇混凝土四周，通过注入一定水压的水使其形成针孔喷雾，方法简单易行而且经济。并在混凝土浇筑完毕后初凝前及时覆盖湿草袋，降低混凝土表层的温差，延长散热时间，可使水泥的水化充分、完全，保证新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件。提高混凝土的抗拉强度，减少干燥收缩裂缝。终凝后进行蓄水养护，有利于混凝土强度增长和应力松弛，避免产生贯穿裂缝。另外合理掌握拆模时间，必须达到强度要求，才能进行拆模。因为早期受振、拆模过早或施工超载都可能产生裂纹。现场技术人员要经常到现场检查，发现问题及时解决。
4 裂缝防治效果
4.1 裂缝产生表观效果
目前株溪口水电站四台机组已经全部蓄水发电运行，通过对流道混凝土表面观测，没有发现裂缝和明显渗漏水现象，一切运行正常。
4.2 裂缝检测情况
过水前利用混凝土超声波测试仪 NM-4B检测,(技术指标:声时测读精0.1μs， 声时测读范围 0.1～105000μs， 幅度测读范围 0～177dB，幅度分辨率 3.9‰，放大器带宽 10Hz～400kHz，接收灵敏度 ≤30 μv， 信号采集方式 连续信号，正常混凝土或岩土最大穿透距离≥10m)没有发现裂缝。
5 结 语
通过对株溪口水电站厂房流道泵送混凝土施工的探索与实践，在施工过程中，认真分析影响产生裂缝的因素，总结出了一套泵送混凝土，特别是高强度、高流态的大体积泵送混凝土裂缝防治的一些办法。有效的解决了大体积泵送混凝土易出现裂缝的问题，保证了施工质量。
（1）首先在满足流动性、泵送性和强度条件下，尽可能减少水泥用量和降低坍落度；
（2）选用低热水泥，利用“三掺”技术，掺入煤灰、选用对混凝土干燥收缩影响小的外加剂、并掺加适量膨胀剂；
（3）搅拌时采用了二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，浇注过程中采用二次振捣，使混凝土达到均匀密实；
（4）浇注完成后注意对混凝土保温、保湿养护；
（5）另外模板构造的稳定性、刚度、强度不够、漏浆、过早拆模以及钢筋保护层过大或过小、施工缝的设置、极端气候下施工等，也都可能引起混凝土结构开裂。在施工过程中必须加以重视。
参考文献
1. 袁光裕、胡志根. 水利工程施工[M]. 北京. 中国水利水电出版社. 2004
2. 冯浩、朱清江. 混凝土外加剂工程应用手册[M]. 北京. 中国建筑工业出版社. 2004
3. JGJ/T 10—95. 混凝土泵送施工技术规程[S]. 1995
