姚關(guān)河電站沉沙池混凝土缺陷和處理

　　【摘 要】本文通過姚關(guān)河五級(jí)電站沉沙池的處理，探討了混凝土質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因及防治處理方法，可供同類工程參考。

1 混凝土構(gòu)件缺陷及防治方法

　　1.1表面缺陷的防治

　　麻面：產(chǎn)生的原因一般是由于模板潤(rùn)濕不夠，模板不光潔，拼縫不嚴(yán)密導(dǎo)致漏漿，欠振搗致使氣泡沒有全部排除等因素。為避免此類缺陷，防治的方法是：混凝土的模板安裝拼縫必須嚴(yán)密，模板表面必須光潔、無粘著物；澆筑混凝土之前應(yīng)先潤(rùn)濕模板；在混凝土澆筑的過程中，混凝土分層均勻并且振搗密實(shí)。

　　漏筋：產(chǎn)生的原因是在混凝土澆筑時(shí)墊塊發(fā)生位移、鋼筋緊貼摸板、混凝土的保護(hù)層不夠、結(jié)構(gòu)構(gòu)件過小、鋼筋過密、澆筑的石料過大卡在鋼筋上使水泥砂漿不能充滿鋼筋周圍及由于保護(hù)層的混凝土振搗不密實(shí)或摸板潤(rùn)濕不夠吸水過多所造成掉角等因素。防治的方法是：在鋼筋安裝過程中嚴(yán)格的依照設(shè)計(jì)圖紙，在澆筑之前嚴(yán)格的檢查鋼筋的位置、間距、保護(hù)層，選用適中粒徑的石料，保證混凝土配合比的準(zhǔn)確和良好的合易性，混凝土下料的過程中避免骨料分裂，混凝土振搗過程中避免振搗器撞擊到鋼筋，選擇合理的拆模時(shí)間，防止早拆模造成混凝土的棱角損壞致使漏筋。

　　蜂窩：產(chǎn)生的原因是混凝土的配合比不準(zhǔn)確，石多砂少，攪拌不均勻，澆筑不當(dāng)骨料分裂嚴(yán)重，振搗不足，模板嚴(yán)重漏漿等因素。防治的方法是：混凝土在配料的過程中嚴(yán)格的按照混凝土配料單進(jìn)行配料，模板拼縫必須嚴(yán)密，下料可以采用溜桶或溜槽，防止骨料分裂。

　　孔洞：產(chǎn)生的原因是由于混凝土搗空，砂漿嚴(yán)重分裂，石子成堆，鋼筋密集同時(shí)混凝土石料過大，從而石料卡在鋼筋上，未經(jīng)過處理就繼續(xù)澆筑上一層混凝土，另外混凝土受凍，泥塊雜物摻入，混凝土料下的過高、過厚致使振搗器振搗不到位等。防治的方法是：在鋼筋密集的部位采用細(xì)石混凝土澆筑，認(rèn)真分層搗實(shí)，在預(yù)留孔洞兩側(cè)均勻下料，側(cè)面開振搗孔等。

　　缺棱、掉角：產(chǎn)生的原因是由于模板沒有充分的潤(rùn)濕造成棱角處的混凝土的水分被模板吸去，水化不充分強(qiáng)度降低使拆模時(shí)棱角損壞，拆模過早或拆模后保護(hù)不好等因素。防治的方法是：在混凝土澆筑完畢作好養(yǎng)護(hù)，拆模時(shí)注意保護(hù)好棱角，防止用力過猛過急，吊運(yùn)模板時(shí)，防止撞擊棱角。

　　外形規(guī)格不正：產(chǎn)生的原因是由于模板的剛度和強(qiáng)度不夠，混凝土澆筑時(shí)沒有按照分層下料，澆筑強(qiáng)度過大，模板加固不牢固，模板的安裝和支撐不好等因素。防治方法是：處理好模板的支撐系統(tǒng)，采用具有足夠剛度、強(qiáng)度的模板，合理設(shè)置模板拉筋以免模板移位，混凝土澆筑時(shí)控制好澆筑強(qiáng)度。

　　1.2內(nèi)在缺陷的防治方法

　　內(nèi)在缺陷主要是指：由于混凝土配合比設(shè)計(jì)、攪拌、現(xiàn)場(chǎng)澆筑和養(yǎng)護(hù)等方面的因素控制不好而造成混凝土的強(qiáng)度不夠。

　　混凝土配合比設(shè)計(jì)不合理是因?yàn)椴荒芗皶r(shí)測(cè)定水泥的活性，套用配合比時(shí)選用不恰當(dāng)，外加劑控制不準(zhǔn)確，攪拌時(shí)顛倒加料的順序或攪拌的時(shí)間不合理等因素影響了混凝土的強(qiáng)度。

　　現(xiàn)場(chǎng)澆筑而造成的缺陷主要是混凝土施工過程中振搗不足，泌水排除不及時(shí)等條件下混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象。

　　養(yǎng)護(hù)中若沒有按照規(guī)定的時(shí)間對(duì)混凝土進(jìn)行妥善養(yǎng)護(hù)，同樣對(duì)混凝土強(qiáng)度提高產(chǎn)生不利因素。

　　控制內(nèi)在缺陷的方法在于嚴(yán)格按照施工規(guī)程合理組織混凝土的澆筑流程，對(duì)于遠(yuǎn)離城區(qū)的工程，應(yīng)針對(duì)當(dāng)?shù)氐纳笆霞八嘣疫M(jìn)行配合比實(shí)驗(yàn)，選擇合理的配合比，混凝土骨料攪拌過程中應(yīng)盡量采用精確的計(jì)量方法進(jìn)行骨料混合，攪拌、澆筑、振搗及養(yǎng)護(hù)過程中采用合理的措施控制混凝土的質(zhì)量。

　　對(duì)于靠近城區(qū)的工程，應(yīng)盡可能采用商品混凝土，澆筑前對(duì)商品混凝土坍落度較大的特點(diǎn)，應(yīng)充分考慮。

　　1.3混凝土裂縫及防治方法

　　⑴混凝土拌合物凝結(jié)前的沉降裂縫及干縮裂縫：鋼筋混凝土在混凝土沒有達(dá)到初凝前，內(nèi)部的粗骨料仍處于下沉狀態(tài)，骨料在鋼筋的下方下沉不受約束，在鋼筋的上方下沉的受鋼筋的約束而在表面沿鋼筋的走向產(chǎn)生裂縫。干縮裂縫產(chǎn)生的主要原因混凝土的養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，表面的水分散失過快，造成混凝土的不均勻收縮或由于混凝土的體積收縮受地基及墊層的約束等因素。

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　　⑵混凝土的溫度應(yīng)力裂縫：由于混凝土的內(nèi)部和表面溫差較大，從而混凝土在內(nèi)外約束應(yīng)力的情況下，混凝土構(gòu)件在自約束應(yīng)力由于非線性的不均勻變形引起，產(chǎn)生局部裂縫，而混凝土構(gòu)件的外部的約束應(yīng)力由于結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)相互約束，這種約束變形使混凝土產(chǎn)生貫穿性裂縫。

　　⑶混凝土的自應(yīng)力裂縫：原因是由于在水泥水化熱達(dá)到一定的溫度時(shí)候，混凝土的膨脹應(yīng)力開始消失而此時(shí)混凝土開始產(chǎn)生裂縫。

　　⑷混凝土受外力及荷載影響裂縫：在混凝土沒有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，被車撞壓、砸或被車碾壓造成變形縫；混凝土沒有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度而在混凝土壁上撞擊或超荷載堆放物體造成。

　　嚴(yán)格的講，無裂縫的結(jié)構(gòu)幾乎沒有，關(guān)鍵是如何控制有害裂縫的出現(xiàn)，對(duì)于施工過程中采用一定的防治措施，可以避免或減少裂縫的產(chǎn)生，具體的防治方法有：

　　⑴盡早開始養(yǎng)護(hù)并保持混凝土表面濕潤(rùn)，可以防止蒸發(fā)，減少收縮，保障混凝土表面水化順利進(jìn)行。對(duì)采用各種養(yǎng)護(hù)的新澆筑混凝土，爭(zhēng)取在混凝土表面整形完成后和表面水膜消失前即開始養(yǎng)生，但養(yǎng)生時(shí)一般不能污染或損傷混凝土已成型表面，因此必須選擇適宜的養(yǎng)護(hù)方法及最佳的養(yǎng)護(hù)開始時(shí)間。

　　⑵增大空氣相對(duì)濕度 增大空氣相對(duì)濕度可以有效降低混凝土表面水分蒸發(fā)率，在新澆混凝土上風(fēng)向或周圍采用噴水霧的辦法來增加空氣的相對(duì)濕度，是一種簡(jiǎn)便易行、費(fèi)用低廉的有效措施。簡(jiǎn)易的噴霧的辦法可以用帶針孔的塑料軟管架設(shè)在新澆混凝土工地四周或上風(fēng)向，通過注入一定水壓的水使其形成針孔噴霧。

　　⑶ 降低混凝土溫度

　　降低混凝土溫度可以有效減少混凝土表面水分蒸發(fā)而造成的塑性收縮，防止熱裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)可以降低硬化混凝土的溫度，減少混凝土由于溫度收縮而產(chǎn)生收縮裂縫的可能性。降溫可采用以下辦法：

　　用搭棚遮蓋等措施使新澆筑混凝土免受陽光直接照射，降低混凝土表面的環(huán)境溫度；

　　對(duì)混凝土的各種組成材料進(jìn)行降溫，控制混凝土新拌合物溫度在32℃以下。

　　⑷選擇合適的施工時(shí)間

　　傍晚和早晨氣溫較低，基礎(chǔ)或模板的溫度也相應(yīng)的較低，因此，可以采用早晨或澆筑混凝土可以有效降低混凝土溫度和混凝土表面水分蒸發(fā)率。

　　⑸控制集料含泥量

　　粘土的收縮率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水泥、砂石的收縮率，集料中含有小量的粘土?xí)鸹炷恋母呤湛s性而引發(fā)開裂，因此，夏季施工更應(yīng)嚴(yán)格控制集料的含泥量。優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，通過優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，選用級(jí)配良好的大粒徑集料，減少水泥用量，減小水灰比，摻加能減小收縮、防止開裂的材料或外加劑等，可以有效地減少水泥混凝土塑性收縮和干縮，提高混凝土的抗裂性能。

2 混凝土缺陷的常用處理方法

　　對(duì)于小麻面的處理：表面如果不要求做粉刷的，可以不作處理，表面要求粉刷的可以先用水清洗，后用1：2的水泥砂漿抹面。

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　　對(duì)于小蜂窩和大面積麻面，先用清水洗刷干凈后，用1：2~1：2.5的水泥砂漿抹光壓實(shí)，較大的蜂窩，先鑿去蜂窩處松散顆粒，刷洗凈后，用高一級(jí)細(xì)石混凝土填塞搗實(shí)，較深蜂窩，如清除困難，可埋壓漿管、排氣管，表面抹砂漿或灌筑混凝土封閉后，進(jìn)行水泥壓漿處理。

　　表面漏筋，應(yīng)先刷洗干凈后，主要是保護(hù)鋼筋和混凝土不受侵蝕，可以用1：2~1：2.5的水泥砂漿抹面。在進(jìn)行抹漿以前須用鋼絲刷或壓力水槍清洗潤(rùn)濕。漏筋較深的鑿去薄弱混凝土和突出顆粒，洗刷干凈后，用比原來高一級(jí)的細(xì)石混凝土填塞搗實(shí)。

　　對(duì)于孔洞事故的填補(bǔ)，先在孔洞周圍鑿毛，填比原來強(qiáng)度高一級(jí)的混凝土（ 加適量膨脹劑）搗實(shí)，水灰比0.4~0.5。

　　對(duì)于裂縫的處理可以采用填充法、注入法和結(jié)構(gòu)加固等。

　　填充法：應(yīng)將混凝土的周邊鑿毛，沿裂縫方向成深為15~20㎜，寬100~200㎜的“V”凹槽，后用1：2~1：2.5的水泥砂漿分層涂抹，并壓實(shí)抹光。有防水要求的可用水泥凈漿（厚2㎜）和1：2.5的水泥砂漿（厚4~5㎜）交替抹壓，為提高防水效果摻入水泥重量的1~3%的FeCl3防水劑。

　　注入法：注入法分為壓力灌漿法和真空吸入法。壓力灌漿法適用于較深較細(xì)的裂縫；而真空注入法則利用真空泵使縫內(nèi)形成真空，使?jié){材吸入縫內(nèi)，此種方法適用于各種表面裂縫的修補(bǔ)。灌漿材料有水泥砂漿、普通環(huán)氧漿材、彈性環(huán)氧漿材、彈性聚氨脂漿材等。

　　結(jié)構(gòu)加固：加設(shè)鋼筋混凝土圍套：當(dāng)周圍空間允許的情況下，在構(gòu)件的周圍外包鋼筋混凝土，提高承載力。加固套箍：在結(jié)構(gòu)裂縫部位的四周加型鋼套箍或鋼絲網(wǎng)套箍，可以防止裂縫的擴(kuò)大并能夠提高結(jié)構(gòu)的剛度和承載力。

3 姚關(guān)河五級(jí)電站沉沙池處理實(shí)踐

　　姚關(guān)河五級(jí)電站位于保山市施甸縣城南約30km的姚關(guān)河上，處于施甸縣與昌寧縣交界位置。姚關(guān)河干河全長(zhǎng)29.3km。姚關(guān)河五級(jí)電站裝機(jī)規(guī)模2×6300kw，設(shè)計(jì)水頭425m，引用流量3.61m3/s。

　　姚關(guān)河五級(jí)電站沉沙池設(shè)計(jì)主要尺寸為：總長(zhǎng)度L=80m（其中工作段長(zhǎng)60m，底坡2%），工作寬度B=6m，進(jìn)口工作水深H=5m，池內(nèi)平均流速為0.12m/s。沉沙池設(shè)置一道1×1.8m的沖砂閘，采用平板鋼閘門，螺桿機(jī)進(jìn)行控制，沖沙道底坡2.5%，側(cè)向沖沙。

　　電站沉砂池施工中，因質(zhì)量控制不到位，導(dǎo)致沉砂池邊壁及底板多處產(chǎn)生蜂窩、麻面、裂縫及孔洞的現(xiàn)象，從而出現(xiàn)漏水情況。經(jīng)事故調(diào)查分析，漏水的原因?yàn)椋夯炷翝仓^程中，混凝土沒有嚴(yán)格按照混凝土配合實(shí)驗(yàn)單進(jìn)行配料；混凝土的澆筑強(qiáng)度不夠；混凝土振搗不密實(shí)等因素造成裂縫及孔洞的出現(xiàn)。因?yàn)榱芽p和孔洞的產(chǎn)生，沉砂池存在安全隱患，影響沉砂池的正常運(yùn)行。針對(duì)實(shí)際情況，我們采用的方法是：

　　⑴對(duì)裂縫的處理：沿裂縫處鑿“U”形槽，尺寸根據(jù)實(shí)際情況確定，用水洗干凈后在槽中充填環(huán)氧砂漿。

　　⑵針對(duì)漏水的孔洞處理，先鑿除孔洞松動(dòng)的部分，直至混凝土密實(shí)的部位，用水清洗干凈。對(duì)滲水不大的孔洞，直接用快硬水玻璃水泥砂漿封堵。對(duì)滲水較大的孔洞，用快硬水玻璃水泥砂漿埋導(dǎo)水管，將滲水集中導(dǎo)出，用噴燈烘干補(bǔ)修面，涂刷基液，再用環(huán)氧砂漿回填，最后將導(dǎo)管封堵。環(huán)氧砂漿的配合比見下表：

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環(huán)氧砂漿配合比

材料名稱 比例 備注

6101環(huán)氧樹脂 100 主劑

600聚酰氨樹脂 15 固化劑

鄰苯二甲酸二丁脂 10 增塑劑

690環(huán)氧丙烷苯基醚 10 稀釋劑

石棉粉 10 填料

水泥 200 填料

砂 400 細(xì)骨料

　　⑶針對(duì)沉砂池邊壁及底板出現(xiàn)的大面積蜂窩及麻面，要求整個(gè)沉砂池內(nèi)壁全表面處理，清洗后采用1：2.5的水泥砂漿加1.5%的FeCl3防水劑抹光壓實(shí)，覆蓋養(yǎng)護(hù)7天后可進(jìn)行過水實(shí)驗(yàn)。

　　本次處理的結(jié)果：養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后通水實(shí)驗(yàn)觀察，原邊壁及底部明顯漏水點(diǎn)已無滲漏發(fā)生，沉砂池底部盲溝無滲漏現(xiàn)象。 經(jīng)電站運(yùn)行2年中觀察，漏水處理效果良好。

　　參考文獻(xiàn)：

　　《水利水電技術(shù)》，1999年第四期 環(huán)氧砂漿在混凝土管道裂縫中的應(yīng)用，作者：莊緒景 魏學(xué)農(nóng)

　　《水利工程施工》，第二版 武漢大學(xué) 作者：袁光裕

　　《水工混凝土建筑物修補(bǔ)技術(shù)及運(yùn)用》 作者：黃國興 陳改新