摘 要：该国家绝大部分陆地处于沙漠化，因地下岩石长期受到氯盐水的侵蚀，早已形成强风化状态。所以，在卡塔尔已建和在建的市政建筑物等大型工程使用的砂石粗细骨料均从迪拜购买，其岩石类型基本上可以分为硬质辉长岩和石灰岩。
关键词：顶板,裂缝分析,高性能混凝土
一、 概述
CP1工程是卡塔尔市政建设投资较大的工程，也是中国水利水电建设集团公司最大的国际工程，总投资6亿多美元。主要工程内容包括8.5km地下公用箱涵、2个2.5万m3饮用水池和2个2.2万m3的灌溉水池等7个大型工程项目。
RPS1饮水池泵站是CP1工程的分项工程之一，其结构混凝土强度等级为C40/20(骨料最大粒径20mm)。水池为钢筋混凝土整体结构，水池边墙厚800mm，水池内设有钢筋混凝土导水墙，墙厚500mm。水池总平面尺寸为157.4×102.2m(长×宽)的矩形结构，水池顶板厚500mm，顶板与池内导水墙和水池边墙为刚性连接。水泵房设在长轴方向的一端，沿长轴对称布置，其结构尺寸为63.5×22.2m。只在泵房周边设有永久沉降缝。顶板浇筑块最大现浇尺寸为47.25×29.2m，具体结构尺寸详见图一。
当地属于热带沙漠气候，炎热干燥以及强侵蚀的临海环境。
二、 现场施工情况
7块顶板混凝土的浇筑时间在2009年10月18日-12月9日，此时段内有相同技术标准的箱涵顶板混凝土浇筑。混凝土入仓温度在19~28℃，环境温度在15~34℃，浇筑在夜间进行。入仓强度满足要求，浇筑过程中未出现影响质量因素的情况发生。养护采用一层麻袋片和一层塑料布养护，R02#块采用顶板表面蓄水的方法养护。所浇块均养护及时，养护历时14天以上，养护良好。底模采用胶合面板，保温条件较好。拆膜时间最早一块是5天以上。
三、 裂缝情况
第一块(R07#)裂缝发现时间在浇筑后约10天。裂缝大多处于每一浇筑块的中部：即中间较密，边缘部位较疏。裂缝的走向多数垂直于板下面的导水墙和边墙，R16-1#浇筑块端部出现“八字”裂缝，有三块呈现不规则变化。平均贯穿性裂缝率0.11~0.53条/m。裂缝宽度多为0.5mm左右，顶板底部有渗水。裂缝的分布情况详见图一。
图一 RPS1水池平面布置及裂缝分布情况
四、混凝土原材料
(一)胶凝材料
CP1工程使用的水泥为OPC42.5硅酸盐水泥;一级粉煤灰;外加剂按照BS(英国)和ASTM(美国)标准，硅粉为国内产品。胶凝材料主要指标技术均符合设计及规范要求。
(二)砂石骨料
该国家绝大部分陆地处于沙漠化，因地下岩石长期受到氯盐水的侵蚀，早已形成强风化状态。所以，在卡塔尔已建和在建的市政建筑物等大型工程使用的砂石粗细骨料均从迪拜购买，其岩石类型基本上可以分为硬质辉长岩和石灰岩。
五、 高性能砼配合比设计
按照BS(英国)、ASTM(美国)及DIN(德国)标准，结合CP1工程特殊规范要求，根据多年混凝土配合比设计经验，采用0.33的水胶比，利用相对较低的水泥用量，大掺量粉煤灰、硅粉，外加剂掺和料等技术，配制出抗氯离子渗透能力较高的高性能混凝土。其混凝土配合比设计参数见表1。耐久性试验结果见表2。
表1 C40/20高性能混凝土配合比参数
水胶比粉煤灰(%)用水量(kg/m3)水泥(kg/m3)粉煤灰(kg/m3)硅粉(kg/m3)砂率
(%)PC-240
掺量(%)坍落度(mm)
0.333013225412026400.95100~150
表2 混凝土耐久性指标检验
序号检测项目龄期(d)标准要求检测结果
1砼电通量(C)28≤500368
2砼渗透性(mm)28≤52.6
3氯离子含量(%)28≤0.20.1
4硫酸根离子含量(%)28≤4.03.5
六、裂缝分析
(一)RPS1结构
水池总平面尺寸为157.4×102.2m(长×宽)的矩形结构，水泵房设在长轴方向的一端，沿长轴对称布置，只在泵房周边设有永久沉降缝。除水泵房外，整个结构类似于“凹型”结构，在150m长未设计伸缩缝，设计对温控未提出任何特殊要求。
(二)粗骨料含泥量
所有粗细骨料均从迪拜进口，从宏观目测，粗骨料在转运过程中有“扬尘”发生，雨后在骨料表面形成约5～6cm的胶结层，在料堆中用手掏挖，能成形15cm宽，20cm深的洞穴。从这些现象中均能说明粗骨料中含泥量偏高。而混凝土抗裂性能对骨料含泥量的多少非常敏感。
(三)荷载引起的裂缝在此次裂缝中不存在
因为顶板还未受到外荷载作用，只有施工荷载和自重，并受到大的外荷载作用时，裂缝方向应为平行导墙方向。
(四)箱涵钢筋混凝土与RPS1顶板钢筋混凝土抗裂性能、约束比较
变形变化的影响因素包括：温度、收缩、不均匀沉降。
温度因素：从11月30日在IR3顶板测到的混凝土内部最高温度只有60℃，表面温度为40℃，温差为20℃，满足规范要求。不存在基础温差及不均匀沉降问题。
收缩因素：因RPS1混凝土配比与箱涵混凝土配比相同，所处施工环境及气候环境相同，说明两处素混凝土具有相同的收缩率和抗裂能力。箱涵在此时段内也有浇筑，浇筑长度也有30m长，而箱涵顶板没有出现类似裂缝。其主要原因是两个结构钢筋混凝土自身抗裂能力不同。结构自身的抗裂能力的影响因素主要有：结构自身的极限拉伸及所受到的约束。
1.钢筋混凝土极限拉伸比较
——钢筋混凝土的极限拉伸
——混凝土的抗裂设计强度(MPa)
P——截面配筋率µ*100
d——钢筋直径cm
——箱涵钢筋混凝土的极限拉伸
——RPS1顶板钢筋混凝土的极限拉伸
通过上式计算RPS1水池钢筋混凝土比箱涵钢筋混凝土极限抗拉强度小32%。因此，RPS1顶板出现的裂缝较多。
2.约束作用
箱涵顶板厚度与墙体厚度相同，而RPS1水池顶板厚度小于墙体厚度，说明箱涵墙体对顶板的约束程度小于RPS1水池墙体对顶板的约束。同时，由于顶板底面墙体浇筑时间较早，对顶板现浇混凝土约束作用较大。
(五)R16-1浇筑块右端部斜裂缝分析
从图一中可以看出，在R16-1右端部出现了16条斜裂缝，它浇筑时比R-17晚15天，因相临两块浇筑间隔时间一般在5～7天，间隔时间过长，前浇筑块混凝土强度比后浇筑块混凝土强度相差较大，弹性模量相差也较大，前后两块变形不协调，造成端面处剪切应力较大，使后浇筑块出现剪切斜裂缝。
七、 裂缝处理
应业主要求，裂缝由韩国一家公司进行施工，中国水利水电第三工程局有限公司配合，对所有贯穿渗水的裂缝均进行无毒化灌处理。
八、反思
(一)在施工前应认真审阅概念图纸
在满足使用要求的前提下，便于施工，减少裂缝产生机率。由于在国际工程中设计方大多只进行概念图的设计，施工图通常由施工单位绘制，这就要求要有预见性，尽早与设计沟通，在不改变使用供能的前提下，尽量有利于施工，如将顶板现浇混凝土改为预制混凝土，对避免裂缝的出现、节约裂缝处理的费用有很大好处;利用混凝土的后期强度(90d～180d)以降低水泥用量，减少水化热(因为每加减10kg水泥，温度会相应增减1℃，水化热与水泥用量成正比)。以减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。这种预制方案在卡塔尔国内其他水池中应用过，效果良好。
(二)严格控制混凝土原材料的质量和技术要求
特别是泵送混凝土施工工艺，一定要“精料方针”，粗细骨料的含泥量应尽量减少到1%～1.5%以下。由于卡塔尔国内不生产混凝土原材料，原材料须进口，骨料从迪拜海运而来，骨料销路较好。骨料生产过程，中国水利水电第三工程局有限公司不能控制，经转运至备料仓后，才能检验合格与否。因此，在拌合站附近应建一套骨料冲先系统，防止因骨料含泥量超标而无处理设备的被动局面，进而影响工程进度和工程质量。
(三)无永久伸缩缝无缝设计
该水池混凝土设计为无永久伸缩缝的无缝设计(只在水泵房周围布置了伸缩缝)，一般工艺或常规混凝土配比很难克服混凝土裂缝问题。在混凝土配合比设计时，应添加微膨胀剂，配制成补偿收缩混凝土，或在施工时，合理布置施工缝位置，合理布置后浇带，以避免裂缝的发生，降低后期处理成本。
(四)采用两次振捣技术
由于采用汽车泵浇筑，骨料粒径小，坍落度大，对混凝土振捣未引起足够的重视，导致混凝土密实度不够。采用两次振捣技术，能改善混凝土密实度，减少内部微裂隙，并且提高混凝土强度和抗渗性能。第一次振捣时间约5～15s为宜，第二次以混凝土表面翻浆为宜，两次振捣的时间间歇在2小时左右为宜，否则会破坏混凝土内部结构，反而使强度等性能降低。
参考文献：
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[J].中国建筑工业出版社会，1997.
[2]水利水电工程施工组织设计手册[J].中国水利水电出版社，1990.
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