新疆博湖東泵站工程混凝土溫控措施

洪 輝

新疆博湖東泵站工程混凝土溫控措施

洪 輝

（塔里木河流域干流管理局，新疆 庫爾勒市 841000）

新疆博湖東泵站工程由于混凝土澆筑的倉面大、方量大，主要建筑物的底板、閘墩、進水流道等容易產(chǎn)生溫度裂縫。筆者介紹了在施工中如何控制混凝土的內(nèi)外溫差，減小水化熱，以及防止溫度裂縫的各項措施。

博湖東泵站；溫度裂縫；溫控措施

博湖東泵站工程的主廠房、攔污閘等建筑物基礎(chǔ)由于坐落在軟基上，要求底板整體性要好，1000m2以上的主廠房底板沒有分縫。同時為抵抗站址區(qū)地下水的強侵蝕性，采用了高性能混凝土，其水膠比僅為0.3，混凝土的早塑性及失水性強，易產(chǎn)生裂縫。1000多方的混凝土一次澆筑，需從設(shè)計和施工角度提出溫控要求，以盡量減少溫度裂縫的產(chǎn)生。

1 溫度裂縫的形成機理及其危害性

溫度裂縫是混凝土澆筑后，由于水泥水化熱使內(nèi)部混凝土溫度升高，等到達到最高溫度以后混凝土開始降溫至一個穩(wěn)定的溫度場，由此產(chǎn)生溫差，而此時混凝土因為降溫產(chǎn)生體積收縮，在約束條件下，當溫降收縮變形大于混凝土極限拉伸變形時，混凝土就產(chǎn)生了溫度裂縫。另外一種溫度裂縫是由于混凝土的內(nèi)外溫差引起的，由于表層溫度下降而內(nèi)部溫度基本不降，內(nèi)部熱的混凝土約束外部冷混凝土收縮，導(dǎo)致溫度裂縫產(chǎn)生。

裂縫的出現(xiàn)，特別是深層裂縫和貫通性裂縫，往往改變了建筑物結(jié)構(gòu)的受力條件，有使局部甚至整體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的可能，同時，這些裂縫還會成為滲水通道，特別是像博湖東泵站這樣的特殊地質(zhì)環(huán)境，建筑物所處地下水環(huán)境中SO42-離子高達12728 mg/l，Mg2+離子的含量最高可達1378.6 mg/l，對抗硫酸鹽水泥具有強腐蝕性，滲漏所產(chǎn)生的對鋼筋和混凝土的侵蝕，會大大縮短建筑物的使用壽命，減小建筑物底板的抗浮力，對建筑物的安全造成了一定的影響。而一些表面裂縫由于環(huán)境變化和荷載作用影響誘發(fā)為深層裂縫或貫穿型裂縫。

2 博湖東泵站工程溫控措施

溫控設(shè)計最主要目的是防止嚴重危害性裂縫的發(fā)生。為防止溫度裂縫的產(chǎn)生，必須從設(shè)計和施工工藝上采取相應(yīng)措施。

2.1 從材料上嚴格控制水化熱溫升

一般，混凝土中發(fā)生水化反應(yīng)的成分主要是水泥，而水泥中最主要的礦物成分是硅酸三鈣（C3S ）和硅酸二鈣（C2S ）和鋁酸三鈣（C3A）。C3S的水化速度較快，水化熱較大，主要在早期釋放，強度高，且能得到不斷增長，是決定水泥標號高低的最主要成分；C2S的水化速度最慢，水化熱最小，并且在后期釋放，早期強度不高，但后期增長率較高，是保證水泥后期強度增長的主要礦物。C3A水化速度極快，水化熱最大，主要在早期放出，硬化時體積減縮也最大，早期強度增長率很快，但強度不高，后期強度不再增長甚至降低。所以在大體積混凝土中，為降低水泥水化熱，減小內(nèi)外溫差，必須控制好水泥成分中C3S和C3A的含量。 在博湖東泵站工程中采用了高性能混凝土，水泥采用為本工程特制水泥，其C3A成分含量僅為6%（一般可達15%左右），在混凝土配合比中又用礦渣微粉替代了45%的水泥用量，大大減小了產(chǎn)生水化熱的主要成分。通過原材料成分控制，高性能混凝土的絕熱溫升要小于普通混凝土，兩種混凝土的絕熱溫升比較見表2。

表1 博湖東泵站工程水下C25混凝土配合比

表2 博湖東泵站工程高性能混凝土與普通混凝土不同齡期絕熱溫升計算表

2.2 進行溫度作用下抗裂計算

博湖東泵站建筑物沒有進行結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力的三維有限元仿真計算，只對主要結(jié)構(gòu)進行了溫度應(yīng)力估算和溫度作用下的抗裂驗算。將主廠房底板作為嵌固板，其溫度應(yīng)力為1.7 N/mm2，閘墩作為自由板，當考慮內(nèi)外溫差為20℃時，其溫度應(yīng)力為4.7N/mm2，均超過了設(shè)計C25混凝土的抗拉強度值；抗裂計算不滿足要求。因此，建筑物配筋考慮了建筑物的正常使用狀態(tài)下配筋和溫度作用下配筋，對滿足結(jié)構(gòu)配筋要求卻不滿足溫度要求的部位，均配置了溫度鋼筋。

2.3 混凝土澆筑溫度的控制

澆筑溫度指上層混凝土覆蓋前，下層混凝土深10～15cm處的溫度值。根據(jù)不同的氣溫條件，攔污閘底板澆筑溫度Tp控制在10℃～12℃之間，主廠房底板澆筑溫度Tp控制在5℃～10℃之間。施工單位可根據(jù)澆筑溫度來推算出機口溫度和入倉溫度。

2.4 混凝土內(nèi)外溫差的控制

通過溫度應(yīng)力計算可知，對混凝土溫度應(yīng)力值產(chǎn)生影響的因素，除了混凝土彈模值、水化熱產(chǎn)生的絕熱溫升、材料的線膨脹系數(shù)外，最主要的是混凝土內(nèi)外溫差。混凝土的內(nèi)外溫差是指混凝土內(nèi)部最高溫度與混凝土表面（養(yǎng)護環(huán)境溫度）之差。博湖東泵站工程將底板和閘墩混凝土內(nèi)外溫差控制在15℃～20℃之間。

2.5 新老混凝土溫差的控制

為減小底板混凝土對閘墩混凝土的約束作用，要求底板混凝土施工完畢后3～5天內(nèi)開始閘墩混凝土的施工，否則，底板和閘墩新澆混凝土之間的溫差控制在10℃～12℃之間。

2.6 混凝土內(nèi)部溫度的觀測

博湖東泵站工程在攔污橋底板、閘墩和主廠房底板、墩墻、進水流道等混凝土內(nèi)埋設(shè)了溫度傳感器，為控制內(nèi)外溫差，預(yù)防溫度裂縫的產(chǎn)生，發(fā)揮了一定的作用。

2.7 施工現(xiàn)場采用的溫控措施

（1）溫度監(jiān)控測量。水、外加劑、骨料、出機口混凝土溫度和氣溫，白天應(yīng)做到每4h測量1次，夜間應(yīng)做到每2h測量1次。

混凝土澆筑溫度的測量，每100m2倉面面積不少于1個測點，每一澆筑層應(yīng)不少于3個測點，測點應(yīng)均勻分布在澆筑層面上。

澆筑完成后，每天應(yīng)觀測混凝土外部最高、最低溫度；混凝土內(nèi)部溫度前3天每8h觀測1次，以后應(yīng)每12h觀測1次。氣溫驟降期間，應(yīng)增加溫度觀測次數(shù)。

（2）保濕措施。東泵站混凝土采用了高性能混凝土，由于混凝土水膠比比較低，失水性強，因此，要求澆筑條帶達到設(shè)計高程后，立即加蓋黑塑膜保水。混凝土終凝后，可在中午揭膜澆水（水溫控制不低于當時混凝土表面溫度）養(yǎng)護，然后立即覆蓋保溫、保濕。

（3）保溫措施。由于東泵站攔污閘底板施工已進入深秋，晝夜溫差比較大；閘墩的施工是在初冬季節(jié)，氣溫下降很快。因此，要求施工單位在混凝土澆筑前，模板四周包裹保溫被，澆筑完畢后，混凝土面立即進行保溫被單層或雙層覆蓋。拆模后，立即對建筑物表面進行包裹。

3 結(jié) 論

攔污閘底板澆筑嚴格實施了以上溫控措施，結(jié)果面積666m2、1000 m3混凝土倉面，到目前為止沒有發(fā)現(xiàn)裂縫，而攔污閘閘墩由于放松了溫控措施，沒有做好保溫及保濕工作，結(jié)果在右邊墩澆筑完半個月后，發(fā)現(xiàn)了一條貫穿性裂縫。因此，在保證混凝土質(zhì)量的前提下，進行合理的溫控措施，是可以有效地控制裂縫的產(chǎn)生，增強建筑物耐久性的。

[1] 龔召熊等.水工混凝土的溫控與防裂.中國水利水電出版社,1999.

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.05.025

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1008-1305（2014）05-0071-02

洪 輝（1977年-），男，工程師。