电力工程中大体积混凝土裂缝和沉降预防

电力工程中大体积混凝土裂缝和沉降预防

摘要:在电力工程建设中，随着电器设备的更新，组合式GIS设备的利用，越来越多的掺入了大体积混凝土的施工，而且对混凝土的平整度和抗裂缝要求越来越高，本文在分析裂缝的基础上，提出了后浇带浇筑法，工程实践证明，这种方法能够起到消化沉降收缩变形的作用，能够有效预防大体积混凝土裂缝和沉降，具有良好的经济效益和社会效益。

关键词: 钢筋混凝土；GIS组合电器基础；后浇带；裂缝

一.前言

随着社会经济和电力事业的发展，对电力的可靠度要求进一步提高，先进的设备也进入了电力市场，GIS封闭式组合电器设备也越来越多的应用于变电工程中。随着电压等级的升高，GIS设备的长度和宽度也在不断的增加，这样基础也相应增大增长，而设备本身对平整度的要求也在提高，在百米内表面平整度不得超过2～3mm,最大不超过5mm,这样高的要求，对混凝土的浇筑提出了更高的要求，也就是不容许在后期无论任何原因产生沉降和裂缝．所以，在混凝土沉降和裂缝方面也就需要更高的技术来预防。

GIS设备基础为钢筋混凝土大块基础，基础宽度和长度随设备的长度和宽度变化，深度由当地的冻土深度和基础底部是否有电缆沟及电缆沟的深度决定，其浇筑体积可达到1000～3000立方，所以针对如此大的体积和如此高的要求，在浇筑过程中必须按大体积混凝土的浇筑要求来控制。

造成大体积混凝土沉降的原因有多种，但按成因基本可归结为由外荷和变形引起的两大类裂缝。其中由于外荷而引起裂缝和沉降在上述工程中基本不会存在．因为设备本身重量比较小，故不会产生沉降，可不作为重点来考虑，另外地基处理得当时基本不会产生不均匀沉降．而由混凝土收缩和温度变形引起的收缩裂缝和温度裂缝以及由这两种变形共同引起的温度收缩裂缝则是实际工程中最常见的裂缝。

二.裂缝分析

混凝土在结硬的过程中发生收缩，温度变化时会热胀冷缩，当这两种变形受到约束后，在结构内部就会产生收缩应力和温度应力，这两种应力分别超过混凝土抗拉强度时就会导致混凝土开裂而形成收缩裂缝或温度裂缝。超长混凝土结构中较多见的是在收缩应力和温度应力共同作用下所产生的温度收缩裂缝。在大体积混凝土工程施上中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，从而导致混凝土发生裂缝。因此，控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝(包

括混凝土收缩)是其施工技术的关键问题。

收缩裂缝。混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收缩就越大。选用水泥品种的不同，干缩、收缩的量也不同。

混凝土逐渐散热和硬化过程引起的收缩，会产生很大的收缩应力。如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。在大体积混凝土里，即使水灰比并不低，自身收缩量值也不大，但是它与温度收缩叠加到一起，就要使应力增大，所以在水工大坝施工时早就将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。

温差裂缝。混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。

大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，而其表面则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土表面产生裂缝。

3、安定性裂缝。安定性裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。

三、裂缝的防治措施

对于其它由于材料和施工工艺等原因造成的裂缝及预防措施在此处不必详细论述，而在大体积钢筋混凝土基础施工时由于非人为原因造成的混凝土的裂缝和不均匀沉降主要采用后浇带的方式来预防．

1.后浇带介绍。后浇带是在建筑施工中为防止现浇钢筋混凝土结构由于温度、收缩不均可能产生的有害裂缝，按照设计或施工规范要求，在基础底板、墙、梁相应位置留设临时施工缝，将结构暂时划分为若干部分，经过构件内部收缩，在若干时间后再浇捣该施工缝混凝土，将结构连成整体，起到消化沉降收缩变形的作用。后浇带的浇筑时间宜选择气温较低时，可用浇筑水泥或水泥中掺微量铝粉的混凝土，其强度等级应比构件强度高一级，防止新老混凝土之间出现裂缝，造成薄弱部位。施工后浇带分为后浇沉降带、后浇收缩带和后浇温度带，主要作用是释放早期混凝土收缩应力，减小以收缩为主的变形。后浇带一般具有多种变形缝的功能。

2.有效设置后浇带。施工后浇带的位置宜选在结构受力较小的部位。在施工后浇带处，混凝土虽为后浇，但钢筋不能断。如果跨度不大，可一次配足钢筋；如果跨度较大，可按规定断开，在补齐混凝土前焊接好。后浇带的配筋，应能承

担由浇筑混凝土成为—整体后的差异沉降而产生的内力，一般可按差异沉降变形反算为内力，而在配筋上予以加强。后浇带的宽度应考虑便于施工操作，并按结构构造要求而定，一般宽度以700—1000mm为宜。浇筑时间上，宜在主体混凝土浇筑两个月后且浇筑时的温度低于主体混凝土浇筑时的温度时设置。后浇混凝土采用无收缩或微膨胀混凝土，强度较主体混凝土提高C5级。3.对于后浇带的施工和质量应注意以下事项：

3.1 施工要求 1）、后浇带两侧宜设钢筋网片，防止主体混凝土流入后浇带。 2）、后浇带混凝土浇筑前应清理凿毛，与先浇捣的混凝土连接应牢固，受力后不应出现裂缝，浇筑时振捣密实，浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。3）、后浇带两侧支撑保证稳定可靠，后浇带支撑在混凝土达设计强度时方可拆除。

4)、由于施工原因需设置后浇带时，应视工程具体结构形状而定，留设位置应经设计院认可。

5)、后浇带的保留时间。应按设计要求确定，当设计无要求时，应不少于40天；在不影响施工进度的情况下，应保留60天。

6)、后浇带的保护。基础承台的后浇带留设后，应采取保护措施，防止垃圾杂物掉入。保护措施可采用木盖覆盖在承台的上皮钢筋上，盖板两边应比后浇带各宽出500毫米以上。

7)、后浇带的封闭。浇筑结构混凝土时，后浇带的模板上应设一层钢丝网，后浇带施工时，钢丝网不必拆除。后浇带无论采用何种形式设置，都必须在封闭前仔细地将整个混凝土表面的浮浆凿除，并凿成毛面，彻底清除后浇带中的垃圾及杂物，并隔夜浇水湿润，铺设水泥浆，以确保后浇带混凝土与先浇捣的混凝土连接良好。后浇带的封闭材料应采用比先浇捣的结构混凝土设计强度等级提高一级的微膨胀混凝土(可在普通混凝土中掺入微膨胀剂UEA，掺量为12%—15%)浇筑振捣密实。

8）、后浇带混凝土中使用的微膨胀剂和外加剂品种，应根据工程性质和现场施工条件选择，并事先通过试验确定掺入量。所有微膨胀剂和外加剂必须具有出厂合格证及产品技术资料，并符合相应技术标准和设计要求。微膨胀剂的掺量直接影响混凝土的质量，因此，其秤量应由专人负责，允许误差一般为掺入量的±2%。

9）、混凝土应搅拌均匀，否则会产生局部过大或过小的膨胀，影响混凝土质量。所以应对掺微膨胀剂的混凝土搅拌时间适当延长。

10）、后浇带混凝土浇筑完毕后应采取带模保温保湿条件下的养护，混凝土早期养护尤为重要，可保证混凝土在早期尽可能少产生收缩，应按规范规定，浇水养护时间一般混凝土不得少于7天，掺外加剂或有抗渗要求的混凝土不得少于14天。

11）、浇筑后浇带的混凝土如有抗渗要求，还应按规范规定制作抗渗试块。12）、混凝土的降温和保温工作：对于厚大体积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等)，避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。

13）、避免在雨中或大风中浇灌混凝土。夏季应注意混凝土的浇捣温度，采用低温入模、低温养护，必要时经试验可采用冰块，以降低混凝土原材料的温度。

3.2 质量要求

后浇带施工时模板应支撑安装牢固，钢筋进行清理整形，施工质量应满足钢筋混凝土设计和施工验收规范的要求，以保证混凝土密实无裂缝。

四、工程实践

330kV吉祥变电所工程是青海省第一个330kV电压等级全户外GIS变电站，330kV和110kV电压等级均采用GIS组合式电器设备，GIS基础采用了大体积钢筋混凝土基础，长度为150米，宽度为10～30米不等，深度为2.3米，工程地质条件为场地存在湿陷性，地基处理方式采用钻孔夯扩桩，在GIS基础混凝土浇筑过程中，采用了后浇带法浇筑，使大体积混凝土分块施工，加快了施工进度，缩短了施工工期，提高了基础的整体性，同时也减少了渗漏水的因素，保障了电器设备安全可靠运行。

五、结语

综上所述，在电力工程存在大量大体积混凝土浇筑工程，我们不可忽略因水泥水化热引起的裂缝和基础沉降，后浇带是大体积混凝土浇筑中最常用且取得较好效果的措施，在电力工程中，随着大体积混凝土基础越来越多的出现，也可借鉴使用，掌握其控制裂缝和沉降的方法也越来越重要，本文根据实际工程经验，对其后浇带法进行总结，以便对后续工程有借鉴之用。

参考文献：

﹝1﹞陈肇元，防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝的设计建议﹝J﹞

﹝2﹞胡厅栋, 对后浇带的一点小议﹝J﹞

﹝3﹞金伟良, 混凝土结构耐久性﹝M﹞

﹝4﹞过镇海，时旭东，钢筋混凝土原理和分析﹝M﹞