船閘工程混凝土施工技術(shù)

劉曙明 孔繁龍

（揚(yáng)州市航道管理處 揚(yáng)州 225003）

船閘工程中的大體積混凝土和混凝土墻體結(jié)構(gòu)的裂縫問題普遍存在。當(dāng)前，船閘混凝土設(shè)計(jì)與施工中為防治混凝土裂縫，出現(xiàn)貌似越治理裂縫越多的現(xiàn)象，且具有一定的普遍性［1］。主要原因是：①水泥原材料追求強(qiáng)度越來越高；②大量減水劑的使用與混凝土適應(yīng)性的影響；③采用泵送工藝，泵送混凝土水泥用量多、水灰比大、砂率高、骨料細(xì)、澆注速度快，相應(yīng)的發(fā)熱量也大，增加了結(jié)構(gòu)的開裂性；④混凝土的澆筑方法的影響。本文結(jié)合施橋三線船閘的工程實(shí)踐，探討船閘工程混凝土施工技術(shù)，提出混凝土耐久性的措施及施工注意事項(xiàng)。

1 船閘混凝土施工技術(shù)要求

1.1 把好原材料關(guān)

（1）水泥。使用低堿水泥（R2O≤0.6%），有利于降低堿－集料反應(yīng)，避免DEF反應(yīng)。同時(shí)提高混凝土的干縮性能。

對(duì)于大體積混凝土，施橋船閘工程提出了細(xì)度（比表面積）不超過350m2／kg，游離CaO≤1.5%，同時(shí)控制C3A含量≤8%，SO3含量≤4%，有助于進(jìn)一步抑制DEF反應(yīng)。

（2）粗集料。選用反擊式破碎機(jī)生產(chǎn)粗骨料，拒絕鄂式破碎機(jī)生產(chǎn)粗骨料。采用分級(jí)供應(yīng)石子，到拌和站再進(jìn)行級(jí)配。除了控制壓碎值、針片狀含量外，施橋三線船閘工程要求增加骨料的空隙率，利于控制骨料的形狀和級(jí)配。同時(shí)強(qiáng)調(diào)嚴(yán)格控制含泥量≤1.0%，增加混凝土的密實(shí)性，提高混凝土的抗干縮能力。

（3）細(xì)集料。強(qiáng)調(diào)細(xì)度模數(shù)，采用MX＝2.5～2.9的中粗砂，控制4.75，0.6，0.15mm篩孔的累計(jì)篩余含量≤5.0%，40%～70%，≥95%，級(jí)配符合II區(qū)砂的規(guī)定（中砂通過0.315mm篩孔的砂不小于15%）?？刂坪嗔俊?.0%。

（4）粉煤灰。使用低鈣灰，MgO＋CaO含量≤8.0%，SO3含量≤3.0%，燒失量≤4.0%，需水量比≤100%。

（5）外摻劑。控制Cl－含量≤0.25%外，同時(shí)控制Na2SO4量≤4%。

1.2 把好配合比關(guān)

采用“雙摻”技術(shù)，結(jié)合抗裂混凝土的配合比設(shè)計(jì)，控制含砂率≤39%，水膠比＜0.5（最佳水膠比控制在0.40～0.50范圍內(nèi)），用水量≤160kg（配制高質(zhì)量混凝土，用水量一般要在160kg／m3以下［2］），骨料體積率不小于70.0%（骨料體積率對(duì)混凝土收縮影響較大，當(dāng)高于68.0%時(shí)干燥收縮顯著降低，以68.0%作為臨界骨料體積含量［3］），膠凝材料總量不少于340kg。

1.3 把好澆筑關(guān)

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫是由多種原因造成的，其中采用合理的施工方法，是防止大體積混凝土裂縫的有效措施。

（1）混凝土攪拌必須充分，不能有生料出倉。

（2）罐車運(yùn)輸，防止混凝土離析。混凝土罐車在等待下料的過程中用地下水沖澆混凝土罐體，有利于降低混凝土的澆筑溫度。混凝土運(yùn)輸應(yīng)盡量縮短時(shí)間及轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，混凝土一旦出現(xiàn)初凝現(xiàn)象應(yīng)作廢料處理。

（3）混凝土澆筑應(yīng)合理分段、分層進(jìn)行，使混凝土高度均勻上升?；炷翝仓?yīng)連續(xù)進(jìn)行，間歇時(shí)間不能過長。澆筑過程中每層混凝土初凝前都確保被上層混凝土覆蓋，避免施工裂縫出現(xiàn)。澆筑應(yīng)在室外氣溫較低時(shí)進(jìn)行，氣溫不宜超過28℃，夏季施工盡量避開正午高溫時(shí)段。當(dāng)澆筑薄層混凝土?xí)r，每層澆筑厚度控制在30cm以下為宜，以加快熱量的散發(fā)，并使溫度分布較均勻，同時(shí)便于振搗密實(shí)，以提高彈性模量。利用低溫季節(jié)澆筑混凝土可以降低其起始溫度，減少基礎(chǔ)溫差。

1.4 把好振搗關(guān)，采用二次振搗工藝

混凝土振搗除了應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范的有關(guān)規(guī)定依次振搗密實(shí)，防止漏振、欠振外，還應(yīng)采用二次振搗工藝，有效消除混凝土塑性沉縮裂縫、內(nèi)部潛在的裂縫及表面缺陷。

1.5 把好泌水關(guān)

混凝土在澆筑、振搗過程中，應(yīng)將上涌的泌水和浮漿順混凝土坡面下流到坑底，通過側(cè)模底部開孔將泌水排出基坑。當(dāng)混凝土大坡面的坡角接近頂端模板時(shí)，應(yīng)改變混凝土澆筑方向，形成集水坑，及時(shí)用水泵將泌水排除，以提高混凝土質(zhì)量，減少表面裂縫。

1.6 溫差與溫度應(yīng)力“雙控法”［4－6］

大體積混凝土施工中，不能僅憑經(jīng)驗(yàn)用溫差來控制裂縫的發(fā)生，而應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)和施工條件，進(jìn)行溫度應(yīng)力驗(yàn)算，其中包括溫差與收縮疊加而成的溫度應(yīng)力是否超過施工當(dāng)時(shí)混凝土極限抗拉強(qiáng)度。根據(jù)事先計(jì)算，才能檢驗(yàn)混凝土原材料與配合比、入模溫度以及施工中養(yǎng)護(hù)措施等是否正確。這種用控制溫差和溫度應(yīng)力的雙控法，在大量實(shí)踐中已證明是控制大體積混凝土裂縫的有效手段之一。

1.7 把好收面關(guān)，采用二次抹面工藝

澆筑基礎(chǔ)時(shí)坍落度可控制在100～140mm，坍落度大時(shí)會(huì)使表面鋼筋下部產(chǎn)生水分，或表層鋼筋上部的混凝土產(chǎn)生細(xì)小裂縫。為防止這種裂縫，在混凝土初凝前和混凝土預(yù)沉后采取二次抹面壓實(shí)措施。由于泵送混凝土表面水泥漿較厚，在澆筑后2～8h，初步按標(biāo)高用長刮尺刮平，然后用木板對(duì)混凝土終凝前進(jìn)行多次抹壓，有利于防止混凝土表面收縮裂縫。

1.8 把好保濕保溫養(yǎng)護(hù)關(guān)

在大體積混凝土保溫養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)對(duì)混凝土澆筑塊體的里外溫差和降溫速度進(jìn)行監(jiān)測，現(xiàn)場實(shí)測是控制大體積混凝土施工的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果可隨時(shí)掌握溫控?cái)?shù)據(jù)（里外溫差、最高溫升及降溫速度等），可根據(jù)這些實(shí)測結(jié)果調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)措施以滿足溫控指標(biāo)的要求。保溫養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)保持混凝土表面濕潤。保濕可以提高混凝土的表面抗裂能力。有資料表明，潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土極限拉伸值比干燥養(yǎng)護(hù)時(shí)要大20%～50%。另外，在大體積混凝土拆模后，應(yīng)采取措施預(yù)防寒潮襲擊、突然降溫和劇裂干燥等。

1.9 把好拆模關(guān)

混凝土在實(shí)際溫度養(yǎng)護(hù)的條件下，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上，混凝土中心與表面最低溫度控制在25℃以內(nèi)，預(yù)計(jì)拆模后混凝土表面溫降不超過9℃以上允許拆模。

2 施工注意事項(xiàng)

（1）重視前期準(zhǔn)備工作。如降溫設(shè)備及保溫材料的準(zhǔn)備、主要施工建筑材料堆放保管和運(yùn)輸過程中的降溫措施等。

（2）分段澆筑。和分縫分塊的作用一樣，根據(jù)具體情況合理分段澆筑即增設(shè)“后澆帶”的方法也能夠有效地減少溫度裂縫。

（3）薄層、短間歇、均勻上升。合理安排混凝土澆筑時(shí)間和進(jìn)度，盡量做到薄層、短間歇（5～10 d）、均勻上升，避免突擊、薄塊和長期間歇以及澆筑塊體之間較大的高差及側(cè)面的長期暴露。

（4）利用低溫季節(jié)澆筑基礎(chǔ)部分。基礎(chǔ)部分混凝土是溫控最重要的部位，利用低溫季節(jié)澆筑混凝土可以降低其起始溫度，減少基礎(chǔ)溫差。

（5）提高施工質(zhì)量和改善施工工藝。裂縫的出現(xiàn)與混凝土的不均勻性、密實(shí)度有重要的關(guān)系。保證施工質(zhì)量、增加混凝土的密實(shí)度能夠提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，從而增強(qiáng)混凝土的抗裂性；而改善混凝土的攪拌工藝可以提高混凝土的極限拉伸值，減少混凝土的收縮。

（6）低溫季節(jié)推遲拆模。上下游壩體外露混凝土及閘墩等部位表面采用5cm聚苯乙烯泡沫板［7］內(nèi)帖，倉面用10cm草袋或聚乙烯氣墊薄膜覆蓋；壩體中的廊道、孔口的頂部及進(jìn)出口不應(yīng)長期暴露，需注意封閉和掩蓋；當(dāng)日平均氣溫低于5℃時(shí)，停止?jié)仓?/p>

（7）初期的表面溫度驟降是引起表面裂縫的主要外因。當(dāng)日平均氣溫在2～4d內(nèi)連續(xù)下降6～9℃時(shí)，未滿28d齡期的碾壓混凝土表面可能產(chǎn)生裂縫。因此，在基礎(chǔ)混凝土、上游壩面及其他重要部位用聚乙烯氣墊薄膜覆蓋，尤其是每年的3～5月份多發(fā)生氣溫驟降的時(shí)候需根據(jù)氣象預(yù)報(bào)提高預(yù)防能力。

（8）做好混凝土早期保濕養(yǎng)護(hù)。根據(jù)季節(jié)特點(diǎn)對(duì)厚度較大的墻體注意混凝土的內(nèi)外溫差，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行蓄熱養(yǎng)護(hù)。為了便于充分發(fā)揮混凝土松弛特性，冬季采用4層草袋、2層塑料薄膜騎馬鋪設(shè)保溫保濕養(yǎng)護(hù)。如遇氣溫驟降，在基坑內(nèi)再加塑料薄膜及草袋加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，或用碘鎢太陽燈照射，提高環(huán)境溫度。

一般情況下，“帶模養(yǎng)護(hù)”不能代替保濕養(yǎng)護(hù)，保濕養(yǎng)護(hù)應(yīng)采用“小水慢淋”的方式，使新澆的墻體處在潮濕的、溫度相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境之中。對(duì)于拆模較早和處于風(fēng)口部位的墻體尤應(yīng)注意水分蒸發(fā)對(duì)裂縫出現(xiàn)和發(fā)展的不良影響。宜采取適量灑水使環(huán)境保持較大的濕度，或采取涂刷養(yǎng)護(hù)劑等減少混凝土表面水分蒸發(fā)的措施。

（9）應(yīng)盡可能地抓緊地下結(jié)構(gòu)的驗(yàn)收和回填，減少混凝土墻體在大氣中暴露的時(shí)間。對(duì)于必須長時(shí)間暴露在大氣中的結(jié)構(gòu)或長期處在風(fēng)口部位的結(jié)構(gòu)宜采取在混凝土表面涂刷防水材料的方法加以保護(hù)。

（10）對(duì)施工全過程進(jìn)行全面溫度監(jiān)控。重點(diǎn)控制鋼筋保護(hù)層厚度，確?；炷聊途眯浴?/p>

（11）加強(qiáng)施工精細(xì)化管理。認(rèn)真落實(shí)質(zhì)量保證體系，嚴(yán)格“自檢、互檢、交接檢”三檢制度，上道工序未檢驗(yàn)或檢驗(yàn)不合格的，堅(jiān)決不得進(jìn)入下道工序施工，確保不留質(zhì)量隱患。

3 結(jié)語

船閘混凝土體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，混凝土施工涉及原材料、配合比、各工序操作控制以及施工管理等方面，必須對(duì)各環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，確保船閘混凝土施工質(zhì)量。

［1］朱 平，王海濱，劉宏新.船閘工程閘室側(cè)墻裂縫分析與處理［J］.水運(yùn)工程，2006（8）：116－119.

［2］CCES01－2004混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005

［3］張 雄.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫防治技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

［4］朱伯芳.大體積混凝土溫度應(yīng)力與溫度控制［M］.北京：中國電力出版社，1999.

［5］馮乃謙，顧晴霞，郝挺宇.混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫與對(duì)策［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

［6］王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

［7］CECS 268：2010水工混凝土外保溫聚苯板施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2010.