水閘大體積混凝土施工溫度控制

【摘要】混凝土結構裂縫是大體積混凝土常見的質量問題，溫度控制是大體積混凝土工程施工質量控制的重點。文章通過結合水閘工程，從合理的材料配合比、施工工藝、測溫監(jiān)控等方面進行控制，對于提高混凝土結構本身強度及有效地減少和防止溫度裂縫的出現效果顯著。

【關鍵詞】大體積混凝土；結構裂縫；控制措施

1、前言

大體積混凝土，即澆筑塊體尺寸較大，需要考慮采取溫度控制措施以減少裂縫發(fā)生幾率的混凝土，也是預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。防止混凝土裂縫，是現代大體積混凝土結構設計、施工中十分重要的研究課題。因為，混凝土結構一旦產生裂縫，混凝土內的水泥成分隨裂縫中的滲水析出，致使混凝土強度降低，同時鋼筋也很快銹蝕、斷面減小直至斷裂，從而破壞了結構的整體性，改變了混凝土內部應力分布，使混凝土結構發(fā)生破壞。現在水利工程建設中大體積混凝土結構施工比較常見，因此，大體積混凝土溫度裂縫問題在水閘施工中也受到了各參建單位的高度重視。裂縫產生的主要原因有：水化熱與約束，地基和老混凝土與約束，溫差與約束，混凝土收縮與約束等。這些原因中除第四個與水分蒸發(fā)有關，其余三個全部與施工中的混凝土溫度有關，因此溫度控制成為大體積混凝土工程施工質量控制的重點，下面將結合具體的水閘工程就大體積混凝土工程施工溫度控制技術進行淺析。

2、工程案例

水閘對于水利工程施工有著至關重要的作用，而水閘關鍵部位的質量控制則是水閘持續(xù)正常運行的保障。某水閘位于出海口，主要作用是阻擋海潮、防洪防澇、航運通行、緊急調水等等，所能允許的極限排澇量為640m3/s，水閘閘孔的寬度為58m，閘底的高程為1.4m。底板和閘墩的原材料使用的是C40型混凝土，底板一共制作了三塊，其中每塊的厚度都為2.4m，底面面積為800m2；而閘墩長度為28m，高度為8m，厚度為3m，總體積約為670m3。在對這兩個部位進行混凝土施工時，要按大體積施工為標準對施工的質量進行控制，并應該符合其他質量控制標準。

3、混凝土施工裂縫控制方式

大體積混凝土澆筑技術的澆筑質量直接影響到混凝土凝固以后的質量，如果對混凝土凝固以后開裂的原理不了解，那么當遇到這類問題時，將不知道如何處理，所以無法對整體的施工質量進行控制。裂縫產生的主要原因有兩點，一是混凝土在剛開始凝固時，流體變?yōu)楣腆w，會發(fā)生體積收縮或者因為水分的揮發(fā)而產生體積收縮，最終形成的收縮裂縫；二是混凝土在凝固時內部和外部會有溫差，由于溫差而產生的溫度裂縫。所以混凝土的裂縫控制就需要針對這兩種情況，采取相應措施。

3.1 根據實際需求挑選原料，找出最佳配料比

該水閘工程的底板和閘墩使用的原材料為C40型混凝土。

最佳配料比的選擇：初始配料比的設計可以參考工程設計所提出的配料比，結合當前實際情況，采用比較的方法進行配料比設計。然后對不同強度的混凝土進行實驗，主要是C30和C40兩種強度類型的混凝土。對C30和C40兩種混凝土分別進行配料比性能檢測，當各項性能滿足施工要求以后，將該配料比設計方案進行提交，然后設計溫度控制實驗。經過性能測試與溫度控制之后最終確認最佳配料比。

3.2 規(guī)劃混凝土澆筑工藝

3.2.1 底板混凝土施工工藝

該水閘工程一共有十一塊底板，其中包括三塊位于閘室的底板，位于邊部的底板兩塊，厚度都是2.4m，長度為28.4m，寬度為28.3m；中間部分的底板一塊，厚度為1.4m，長度為28.4m，寬度為28.3m；左右兩邊側墻位置的底板各有一塊，厚度為1m。外河測有三塊，每塊厚度為1m；內河側也有三塊，厚度為1.1m。

為了防止混凝土在凝固期間，各底板之間會產生相互作用力使得底板發(fā)生形變，所以把中間部分的底板和周圍底板之間的接縫設置成鋸齒形狀。為了使得混凝土澆筑能高效、有序進行，中間部分的底板澆筑放到最后進行。

混凝土施工方式：利用澆筑專用泵將混凝土送入底板進行混凝土澆筑，澆筑首先從長邊開始，按照階梯狀分層澆筑，臺階的寬度約為250cm。每次混凝土澆筑量和澆筑時間間隔都應該遵守相關規(guī)定，避免生成冷縫。

3.2.2 閘墩混凝土施工工藝

當底板混凝土的機械強度達到設計要求值的80%時，就可以開始進行閘墩混凝土施工。閘墩混凝土施工方式同樣為分層施工方式，具體分層為：地下4m到地下1m，地下1m到地表4m，地上4m到10m。

閘墩胸墻下方部分的混凝土施工需要兩側同時進行，利用串筒下料，串筒與施工面之間的距離在2m以內，每層混凝土澆筑量為28m3，厚度為0.3m。每個閘墩施工需要用到4個串筒，同時下料，每個點每次下料約為7m3

混凝土在振搗時，必須嚴格按照要求執(zhí)行，振搗時注意振搗的幅度，幅度不能過小防止有些部位漏振；也不能過大，幅度過大很容易使模板發(fā)生形變。如果發(fā)現有水分的殘留，則在下次混凝土施工之前先把水分清理干凈。

3.2.3 混凝土維護工作

水閘工程在進行混凝土施工時，最大的特征就是工程整體體積比較大，而混凝土凝固時集中放熱，使得混凝土內部的溫度比較高，而外部的溫度比較低，當溫差形成以后由于熱脹冷縮的原理使得混凝土產生裂縫，影響混凝土施工質量。

閘墩混凝土施工時使用的模板為鋼制材料，施工完成以后馬上在底板上添加了一層塑料膜，再添加了一層土工布，最后用固定裝置進行固定。因為底板部分的溫度不是很高，只需要保持這個溫度，不需要額外的冷卻裝置。

優(yōu)化施工工藝，盡量縮短混凝土澆筑的時間，降低澆筑溫度受外界環(huán)境的影響程度；分層澆筑，嚴格控制每層澆筑的時間；施工完成以后，及時覆蓋保溫膜穩(wěn)定混凝土外表面溫度，減少內外溫差。

3.3 投入測溫裝置，縮小內外溫差

為了盡量縮小內外溫差，降低溫度裂縫出現的可能性，特意投入測溫裝置，對施工現場的混凝土溫度進行監(jiān)控測量。測溫實驗一共有三組，一組位于底板的中間部分，一組位于底板的邊緣部分，一組位于閘墩中間部分。

測溫使用專業(yè)的測溫計，將測溫計的探頭提前埋到指定位置，等到底板的混凝土開始凝固時記錄溫度，定期對溫度數據進行記錄。下面就以某天的溫度測量數據為例。

根據溫度測量數據，測得混凝土中心部位的溫度達到最大值，在施工完成以后的2-3d溫度達到最高峰值，而后會慢慢降低。所選3個測溫點的溫差最大值分別為24.4度、24.5度以及24.3度，符合所規(guī)定的要求。這就說明了所采取的控溫方法具有一定的效果。

4、結束語

混凝土施工技術是當前水利工程施工當中最常用的一種施工技術?；炷潦┕み^程中由于種種原因會產生裂縫，其中溫度裂縫最為常見。如果采取科學的控溫方法盡量避免溫度裂縫的出現成為當前水利工程施工所需要解決的重要問題。本文結合某水閘工程的具體案例，提出了一些溫度控制措施，并進行了相關實驗，實驗結果表明這些措施具有一定的效果，所完成的工程質量符合工程設計要求。

參考文獻：

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[2]張浩東，余興華，高同喜，高同美.水閘大體積混凝土溫控與防裂方案研究[J].河南水利與南水北調，2014（14）：109-110