閘底板大體積混凝土施工質(zhì)量控制

李庚文

（灌南縣水利建筑工程有限公司，江蘇連云港 222500）

1 大體積混凝土的特點

大體積混凝土主要特點是：結(jié)構(gòu)截面大、混凝土強(qiáng)度等級高、水泥用量多。水泥水化所釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，由此形成的溫度應(yīng)力是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的原因。

2 工程概況

連云港市義澤河閘位于連云港市灌南縣境內(nèi)的義澤河上，該河流屬淮河流域沂沭泗地區(qū)灌河水系，閘址位于義澤河與鹽河交叉東側(cè)約500 m處。本工程主要任務(wù)包括：老閘拆除，新建3孔設(shè)計流量291 m3/s閘，其中邊孔每孔凈寬10.0 m，中孔凈寬16.0 m，閘室上游設(shè)9 m寬公路橋；升臥式平板鋼閘門16 m×7.8 m 1塊、10 m×7.8 m 2塊，相應(yīng)配套 1臺QHQ-2×350 kN 和 2臺 QHQ-2×225 kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)及電氣設(shè)備；25 m長鋼筋混凝土消力池，30 m長海漫，上下游設(shè)灌砌塊石護(hù)底、護(hù)坡。

閘室底板順?biāo)鞣较?7 m，垂直水流方向41.4 m，厚2.2 m，C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。分3節(jié)，中間一節(jié)為24 m×17 m，兩邊均為 7.7 m×17 m，其間通過1 m寬的后澆帶鉸接。中間一節(jié)混凝土方量為970 m3（本工程單次最大澆筑方量），采用商品混凝土。于2009年5月21日開始澆筑閘底板兩邊塊混凝土（658 m3），澆筑持續(xù)時間17 h，滯后12 h開始澆筑閘底板中間塊混凝土（960 m3），澆筑持續(xù)時間24 h。

3 混凝土裂縫原因分析

（1）收縮裂縫

影響混凝土收縮的主要因素是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品種?；炷林械挠盟亢退嘤昧吭蕉啵炷潦湛s越大。水泥品種對干縮量及收縮量也有很大的影響，一般中低熱水泥和粉煤灰水泥的收縮量較小。

（2）溫差裂縫

閘室底板由于體積大，水泥水化熱聚集在內(nèi)部不易散發(fā)，澆筑初期混凝土內(nèi)部溫度顯著升高，外表散熱快，形成較大的內(nèi)外溫差，內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，外部產(chǎn)生拉應(yīng)力，如內(nèi)外溫差過大（25℃以上），則混凝土表面將產(chǎn)生裂紋。溫差的產(chǎn)生主要有三種情況：一是在混凝土澆筑初期，這一階段產(chǎn)生大量的水化熱，形成內(nèi)外溫差并導(dǎo)致混凝土開裂，這種裂縫一般產(chǎn)生在混凝土澆筑后的第3 d；二是在拆模前后，這時混凝土表面溫度下降很快，從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生；三是當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到高峰值后，熱量逐漸散發(fā)至使用溫度或最低溫度，其與最高溫度的差值即內(nèi)部溫差。這三種溫差都會使混凝土產(chǎn)生裂縫，但影響最嚴(yán)重的是水化熱引起的內(nèi)外溫差。在澆筑后期，當(dāng)混凝土內(nèi)部逐漸散熱冷卻、產(chǎn)生收縮時，卻受到已硬化混凝土的約束，不能自由收縮，在其接觸處將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。溫差越大，約束程度越高，產(chǎn)生的拉應(yīng)力也越大。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土當(dāng)時齡期的極限抗拉強(qiáng)度時即產(chǎn)生裂縫，裂縫從基底開始向上發(fā)展，甚至貫穿整個混凝土斷面，由此將給工程帶來嚴(yán)重的危害。

（3）安定性裂縫

安定性裂縫表現(xiàn)為龜裂，主要是由于水泥安定性不合格而引起的。

4 施工措施

要防止底板結(jié)構(gòu)澆筑后產(chǎn)生裂縫，就要降低混凝土的溫度應(yīng)力，這就必須控制澆筑后混凝土的內(nèi)外溫差不宜超過25℃?？刹扇∫韵麓胧?/p>

（1）優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計

水泥采用《海螺牌》P.O42.5級普通硅酸鹽水泥；黃砂采用宿遷駱馬湖砂，細(xì)度模數(shù)為2.6～2.7，含泥量≤3%；碎石采用連云港東山碎石，級配5~31.5 mm與5~16 mm，含泥量≤1%；泵送劑采用江蘇蘇博特新材料股份有限公司產(chǎn)的SBTJMR-10（緩凝、泵送）混凝土高效減水劑；粉煤灰采用連云港市節(jié)能建材廠的Ⅱ級灰；礦粉采用山東日照鋼鐵廠的S95礦渣微粉。

C25混凝土配比設(shè)計。水∶（水泥+粉煤灰+礦粉）∶碎石∶砂∶泵送劑=0.5∶（0.66+0.15+0.19）∶3.45∶2.3∶0.016；水灰比 0.5，砂率 40%，坍落度 140±20 mm，初凝時間4 h。

（2）混凝土拌和、輸送

根據(jù)設(shè)計圖紙尺寸，本工程的中間一塊閘底板，平面尺寸為24 m×17 m，底板厚度為2.2 m，經(jīng)計算，最大澆筑面積約408 m2，混凝土澆筑量約970 m3，是本工程混凝土施工中一次澆筑面積最大的部位。底板混凝土澆筑考慮分7層澆筑，每層澆筑厚度約為31 cm，為保證上、下層混凝土拌和物間不產(chǎn)生冷縫，在下層混凝土未初凝前即開始覆蓋上層混凝土，因此，混凝土最大生產(chǎn)強(qiáng)度為：

式中：

Amax—最大底板塊面積，Amax=24×17=408 m2；

t2—初凝時間，普通硅酸鹽水泥考慮使用緩凝劑，根據(jù)有關(guān)試驗成果和經(jīng)驗，t2=4 h；

t1—混凝土運(yùn)輸時間，按最長距離考慮取t1=0.333 h；

K—時間利用系數(shù)，K=0.9。

混凝土公司有兩臺拌和機(jī)，拌和機(jī)容量均為1.2 m3，出料約120 m3/h。因運(yùn)輸時間較長（20 min），項目經(jīng)理部與混凝土公司達(dá)成協(xié)議，在澆筑閘底板混凝土期間，由混凝土公司提前與其他需貨方協(xié)商安排好，以保證集中力量供料。

混凝土公司的生產(chǎn)能力為120 m3/h，若按50%計算，實際產(chǎn)量也達(dá)到120×50%=60 m3/h，混凝土生產(chǎn)保證率為143%，滿足施工要求。

混凝土的水平及垂直運(yùn)輸利用汽車泵 1臺（60 m3/h）。

混凝土拌和、運(yùn)輸能力能滿足中間塊大體積混凝土的施工要求。

（3）溫度監(jiān)測

預(yù)埋測溫管，監(jiān)測混凝土內(nèi)部溫度變化，并控制混凝土的內(nèi)外溫差不大于25℃。

（4）混凝土施工質(zhì)量控制方法

大體積混凝土一般具有面積大、厚度大的特點。同時，由于混凝土用量大，大都采用泵送混凝土，而泵送混凝土漿多、泌水多，所以，澆筑質(zhì)量控制有別于普通混凝土。

一般混凝土在大面積施工時可采用分層分段踏步式推進(jìn)，而大體積泵送混凝土澆搗時由于混凝土流動度大，在澆筑點插入振搗器后，混凝土可在2 m高度內(nèi)斜向流動14～15 m，因此不能形成踏步，也無法分段。所以，一般采用“分段定點、一個坡度、薄層澆筑、循序推進(jìn)、一次到頂”的方法施工。這種自然流淌形成斜坡混凝土的澆筑方法，能較好地適應(yīng)泵送混凝土工藝，避免經(jīng)常拆卸輸送混凝土管道，可提高泵送效率，簡化混凝土的泌水處理，并保證上下層混凝土澆筑不超過初凝時間。

根據(jù)泵送混凝土澆筑時自然形成一個坡度的實際情況，在每條澆筑帶前后布置二道振動器。前道振動器布置在底排鋼筋和混凝土坡腳處，確保混凝土下部的密實。后道振動器布置在混凝土的卸料處，解決上部混凝土的搗實需要。

大流動性混凝土在澆筑和振搗中，上涌的泌水和浮漿順混凝土的坡面流到坑底隨混凝土向前推進(jìn)，在支模時，應(yīng)在混凝土澆筑前進(jìn)方向上的側(cè)模板底部留孔排出泌水和浮漿。少量來不及排出的泌水和浮漿被混凝土推至倉面頂端，可由頂端模板下部的預(yù)留孔排出。當(dāng)混凝土坡腳接近盡端模板時，立即改變混凝土的澆筑方向，由盡端往回澆，并在兩側(cè)加強(qiáng)混凝土的澆筑，使最后的混凝土澆筑形成四面會合，這樣泌水和浮漿就在中間形成水潭，可用泵及時排出。

大體積泵送混凝土在排出泌水和浮漿后，表面仍有較厚的水泥漿，在混凝土澆筑完后一定要認(rèn)真處理，經(jīng)4～5 h左右，按標(biāo)高用長括尺括平，在初凝前用滾筒來回碾壓數(shù)遍,用抹子打磨壓實，待接近終凝前，用抹子再打磨一遍，使收水裂縫閉合，然后覆蓋保溫材料保溫保濕養(yǎng)護(hù)。

將傳感器用絕緣膠布綁扎好，放到預(yù)定的測點位置與鋼筋扎牢（要與鋼筋隔開不能直接與鋼筋接觸），待各個傳感器綁扎結(jié)束后，把傳感器信號線收成一束，在橫向鋼筋下固定并引出到機(jī)房。將信號線與儀器連接好后先進(jìn)行試測，然后待混凝土澆筑至中心部位時就開始測溫。一般的測溫要求：第1 d至第5 d，每2 h測一次；第6 d至第25 d，每4 h測一次；第26 d至第30 d，每8 h測一次；第31 d至第37 d，每12 h測一次；第38 d至第60 d，每24 h測一次。測溫時間延續(xù)多久根據(jù)溫差決定，測溫頻率大小也根據(jù)溫差梯度大小確定，如溫差小而穩(wěn)定，可以提前結(jié)束測溫。

為保證混凝土在規(guī)定齡期內(nèi)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作很重要。在混凝土表面采用覆蓋塑料薄膜、土工布、草簾并灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、保溫，使混凝土在一定時間內(nèi)保持濕潤。

5 結(jié)語

通過混凝土澆筑前的質(zhì)量預(yù)控、澆筑過程中的現(xiàn)場控制、澆筑后的覆蓋、養(yǎng)護(hù)、保溫措施等，本工程閘底板大體積混凝土施工取得預(yù)期的效果。通過檢測單位的檢測，混凝土表面、內(nèi)部均未發(fā)現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的有害裂縫。

水工大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，但只要嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)定施工，認(rèn)真積極地探索裂縫產(chǎn)生的原因，及早采取相應(yīng)的防治措施，就能有效地控制水工大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。