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小水电站面板混凝土与厂房混凝土施工常见质量控制要点

日期:2015-2-28 9:31:26 来源:本站原创 浏览数:

小水电技术是一项已经得到充分验证的成熟技术,小水电站一般建设规模较小,在建设中宜于因地制宜,就地取材,且工程比较简单,建设工期短,收效较快,尤其是在电站厂房简易化,占地面积小型化的设计原则下,移民拆迁、植被破坏、野生动物的栖息地的侵占等问题得到有效缓解,对环境的影响较大型水力发电和火力发电小,在能源问题日益突出、环保问题逐渐引起各方面重视的情况下,小水电被认为是可再生的绿色能源,不断得到有序的开发。在水利水电工程实践中,关于工程质量问题与安全事故的防范分析较多[1,2],关于方案的比较论证及优选研究也不鲜见[3,4]。小水电站施工虽然已是一项较为成熟的技术,但随着《可再生能源法》的颁布及实施,在鼓励包括小水电在内的可再生能源的开发的政策导向下,由于小水电站投资小、风险低、效益稳、运营成本比较低,投资小水电如雨后春笋,悄然兴起,但由于目前进入小水电开发的民间资本较多,投资主体及股权结构较为复杂,常出现重视成本与进度却忽视质量的问题,本文拟就小水电站施工中面板混凝土与厂房混凝土施工的常见质量问题及控制要点加以论述。
1· 面板混凝土
小水电站的混凝土构件厚度较薄,与大体积混凝土相比而言,有益于混凝土水化热的消散,但对环境温度较为敏感,施工期易发生裂缝。面板混凝土施工时,应避开高温、负温天气,在日平均气温5℃~22℃的低温、常温时段浇筑为宜,以避免温度变化异常导致的温度裂缝。在风大、干燥季节,宜选择空气湿度较大甚至阴雨连绵的天气浇筑,以避免干缩裂缝出现。除了选择有利的浇筑时间外,施工时对过长的条块要采取分期浇筑,减小一次浇筑的长度,也有利于防止裂缝的产生。浇筑是要一气呵成,浇筑中间停顿易产生冷缝,出现这种情况时,应按施工缝处理后再继续浇筑。
面板混凝土浇筑后,当环境温度变化较大时,混凝土内外温度梯度增加,混凝土表面将产生较大的拉应力,当因温度变化产生的拉应力大于混凝土极限抗拉强度时,就会产生裂缝。一般表面与外界温差不大于20℃时,方可撤除养护措施。
混凝土的收缩除了温度下降引起的冷缩即温降收缩外,还有在水泥水化作用下,混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低,从而引起自干燥造成混凝土体积减小,导致混凝土早龄期的自身收缩;混凝土硬化前表面水分的蒸发速度大于混凝土的泌水速度而引起的塑性收缩;因环境湿度降低,表面水分散失过快而内部湿度变化较小,混凝土内外水分蒸发程度不同致其变形也不同而发生的干燥收缩和混凝土水泥浆中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙引起的碳化收缩等,环境湿度对混凝土塑性收缩、干燥收缩的影响较大。
混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩 ,因此产生龟裂[5]。风速对混凝土的水分蒸发有直接影响,不可忽视。浇筑当晚及次日风力5~6级,施工单位浇筑后也未及时采用覆盖式养护保湿,混凝土表面水分的蒸发速度过快,
混凝土收缩受环境相对湿度影响显著,养护湿度为70%的混凝土较养护湿度为90%的混凝土所测各龄期干缩大,其3d龄期的干缩率前者是后者的8.3倍[6]。环境相对湿度越低,其干缩值越大,干缩值随龄期的发展规律为早期发展快,后期发展缓慢并逐渐稳定。施工单位浇筑后第3天未采用覆盖式养护保温保湿而采用洒水养护,根据黄瑜等学者[7]的研究,在浇筑面非密封状态下,5 cm处湿度下降最快,这与马跃先等学者[8]非线性方程拟合计算湿度变化曲线结果和线弹性法计算湿度变化曲线结果3 cm处湿度变化曲线一致。可见混凝土覆盖式养护保湿不仅有利于保持混凝土表面的保温、保湿、防风,防止混凝土表面水分的丢失,也有利于减缓混凝土内湿度的下降。
覆盖养护是混凝土最常用的保温、保湿、防风养护方法,一般用塑料薄膜、麻袋、草袋等材料覆盖混凝土表面养护。但在风较大时覆盖材料不易固定,覆盖过程中也存在易破损和接缝不严密等问题,不适用于外形坡面、直立面、弧形结构。覆盖养护有时需和其他养护方法结合,如对风沙大,不宜搭设暖棚的舱面,可采用覆盖保温被下面布设暖气排管的办法。覆盖养护时,混凝土敞露的表面应以完好无破损的覆盖材料完全盖住混凝土表面,并予以固定妥当,保持覆盖材料如塑料薄膜内有凝结水。在保温方面,覆盖养护的效果也较明显,当气温骤降时,未进行保温的表面最大降温量与气温骤降的幅度之比为88%,一层草袋保温后为60%,两层草袋保温为45%[9],可见对结构进行适当的表面覆盖保温,减小混凝土与外界的热交换,对混凝土结构温控防裂是必要的。但对模板外和混凝土表面覆盖的保温层,不应采用潮湿状态的材料,也不应将保温材料直接铺盖在潮湿的混凝土表面,新浇混凝土表面应铺一层塑料薄膜,对混凝土结构的边及棱角部位的保温厚度应增大到面部位的2~3倍。选择覆盖材料时,不可使用包装过糖、盐或肥料的麻布袋,对有可溶性物质麻布袋应彻底清洗干净后方得做为养护用覆盖材料。
要防止面板混凝土裂缝的产生,除了浇筑时选择有利时机、注意分期、分块连续浇筑以及养护和防护除做好保温、保湿、防风外,脱模时间也很关键。滑模拉升时,混凝土浇筑面与滑模拉升方向垂直,此时模板下缘混凝土表面承受较大的拉应力,如果混凝土塌落度过小或者脱模时间过早,混凝土尚处于初凝状态,此时也易导致裂缝产生。
2· 厂房混凝土
厂房混凝土由于厂房结构、应力及设备安装等诸多因素的影响,施工浇筑时,不仅要视具体部位分层、分块,避免在应力集中和结构薄弱部位分缝。厂房混凝土浇筑时如何分块、分层,是施工质量控制的关键点。分块时应做到施工缝与结构缝的相对协调,以保持结构的整体性;分层时则按结构的部位、功能进行分层,一般按底板、尾水管、蜗壳、水轮机层、机墩、发电机层进行分层。对于错缝分块的上、下层浇筑块,其搭接长度一般为浇筑厚度的1/2~1/3。
厂房二期混凝土的施工,是厂房混凝土施工中一个重要的质量控制点。首先是相关设备如水轮机层预留的二期混凝土尺寸应注意要满足座环安装作业的空间尺寸要求,由于误差的存在,施工中不可避免的存在二期混凝土与一期混凝土不能良好结合的问题,此时一般是对缝面进行水泥灌浆,但要注意灌浆时应避免灌浆压力对预埋件产生影响而导致预埋件位移。对于锥管里衬、转轮室、座环预埋件而言,为便于预埋件整体安装精度的调整与控制,预埋件安装和二期混凝土浇筑均宜一次性完成。
二期混凝土浇筑时,因仓中止水片、预埋件、钢筋交错,不仅混凝土入仓时应避免对止水片、预埋件、钢筋的冲击,混凝土振捣时更是现场必需严格监控的一道工序,对无法机械振捣的部位应采取人工振捣。

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