船閘工程大體積混凝土裂縫成因及控制

施海波

摘 要：船閘工程項(xiàng)目是水運(yùn)工程建設(shè)中的重要內(nèi)容之一，同時(shí)也是水運(yùn)工程項(xiàng)目建設(shè)中的難點(diǎn)之一。在船閘工程項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中大體積混凝土結(jié)構(gòu)是船閘工程項(xiàng)目采用較多也是較為廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式。船閘工程項(xiàng)目所采用的大體積混凝土結(jié)構(gòu)也為船閘工程項(xiàng)目的施工帶來(lái)了較大的難度?；炷亮芽p是在船閘工程項(xiàng)目中采用大體積混凝土結(jié)構(gòu)是較為常見(jiàn)的一種缺陷，造成船閘工程項(xiàng)目大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因眾多，總體來(lái)說(shuō)其主要分為溫度、混凝土的收縮約束力以及混凝土的養(yǎng)護(hù)和混凝土配合比等因素的影響。為確保船閘工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量，在進(jìn)行大體積混凝土施工時(shí)需要針對(duì)各項(xiàng)影響進(jìn)入采取針對(duì)性的措施，做好對(duì)于裂縫等缺陷的控制。

關(guān)鍵詞：船閘工程項(xiàng)目；大體積混凝土；裂縫；控制

中圖分類(lèi)號(hào)：U655 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）36-0169-02

前言

某船閘工程項(xiàng)目是綜合性的跨流域調(diào)水工程項(xiàng)目的重要組成部分，通過(guò)建設(shè)船閘工程項(xiàng)目使得河流能夠發(fā)出重要的交通航運(yùn)功能。工程包括閘首、閘室、引航道、導(dǎo)航及靠船建筑物、跨閘公路橋、閘閥門(mén)、啟閉機(jī)械、電氣控制設(shè)備和通訊、運(yùn)行管理等生產(chǎn)、生活輔助建筑等建設(shè)。航道等級(jí)為Ⅳ級(jí)，船閘與航道等級(jí)一致，按Ⅳ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)最大船舶噸級(jí)為500噸級(jí)兼顧1000噸級(jí)，設(shè)計(jì)單向年過(guò)閘貨運(yùn)量為1929萬(wàn)噸。船閘上、下閘首底板尺寸均為：寬41.8m、長(zhǎng)30m，上閘首底板厚3.5m，下閘首底板厚4.5m，；閘室底板尺寸分別為：2#～14#寬38.6m、長(zhǎng)16m、厚3m，1#寬（38.6m至41.8m）、長(zhǎng)16m、厚（3m至3.5m），15#寬（38.6m至41.8m）、長(zhǎng)16m、厚（3m至4.5m）；故船閘閘首與閘室底板工程均為大體積混凝土結(jié)構(gòu)。以施工寬縫為分界線各分三個(gè)區(qū)進(jìn)行澆筑，大體積混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25。

1 造成船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因分析

在船閘工程項(xiàng)目施工中大體積水泥混凝土結(jié)構(gòu)是采用較多也是較為廣泛的一種結(jié)構(gòu)工程。在船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土施工中表面裂縫是一種較為常見(jiàn)的施工缺陷，造成這一缺陷的因素主要有溫度應(yīng)力、混凝土的收縮及約束力以及施工中所使用混凝土的配合比等幾大方面的因素：（1）混凝土的收縮及約束應(yīng)力。在船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土成形期，混凝土?xí)牡舸罅康乃郑S著水泥混凝土中水分的不斷缺失將會(huì)導(dǎo)致船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土出現(xiàn)自收縮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土在收縮約束應(yīng)力的作用下產(chǎn)生裂縫。在船閘工程項(xiàng)目閘室墻部分的施工時(shí)，需要對(duì)閘室的底板和倒角分為兩次來(lái)分別進(jìn)行澆筑，在船閘閘室倒角澆筑后其所采用的水泥混凝土部分由于水分的不斷缺失而導(dǎo)致的自身的收縮將會(huì)受到船閘閘室底板部分混凝土收縮的約束，在這一約束應(yīng)力的不斷作用下其應(yīng)力一旦超過(guò)船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土所能承受的應(yīng)力極限將會(huì)導(dǎo)致船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土裂縫的產(chǎn)生。（2）溫度應(yīng)力。在船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土施工中由于溫度應(yīng)力所導(dǎo)致的裂縫較為常見(jiàn)。比如說(shuō)，在船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土的澆筑開(kāi)始至水化熱結(jié)束這一階段將會(huì)持續(xù)約30d左右，水化熱及周邊溫度的變化將會(huì)導(dǎo)致船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土的彈性模量產(chǎn)生劇烈的變化，在溫度應(yīng)力的作用下將會(huì)在船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土中產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。在溫度應(yīng)力的持續(xù)作用下其溫度應(yīng)力一旦超過(guò)船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土所能承受的抗拉極限將會(huì)導(dǎo)致船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。（3）船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土施工中所使用混凝土的配合比以及后期的養(yǎng)護(hù)也是導(dǎo)致船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土產(chǎn)生裂縫的主要因素之一。船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土施工中對(duì)于船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土的配合比有著極為嚴(yán)苛的要求，根據(jù)以往船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土施工的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土的配合比匯總，水和水泥的占比越高則其在凝固階段所產(chǎn)生的自縮應(yīng)力也越大，此外，在船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土的配和比中所使用的材質(zhì)也是重要的影響因素，砂子粒徑、含砂比率以及粗骨料的直徑等都會(huì)對(duì)船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土的收縮產(chǎn)生直接的影響。在船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土澆筑完成后的后期養(yǎng)護(hù)中需要采用科學(xué)的手段合理的控制水分、溫度等因素，避免因船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)而導(dǎo)致船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土裂縫的產(chǎn)生。

2 如何做好船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土裂縫的控制

2.1 做好混凝土、骨料等的選取

水泥采用普通硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)，不得使用結(jié)塊的水泥或受潮水泥；碎石的粒徑為5～25mm連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量不得大于1.0%的質(zhì)量要求；拌制混凝土所用的水，應(yīng)采用不含有害物質(zhì)的潔凈水；外加劑的技術(shù)性能，應(yīng)符合國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一等品及以上質(zhì)量要求；采用Ⅱ級(jí)粉煤灰，摻加量不大于20%；其他摻合料的摻量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定并滿足本工程設(shè)計(jì)及相關(guān)要求；拌和物所用的各種原材料必須有產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)、合格證、出廠檢驗(yàn)報(bào)告并復(fù)試合格。

2.2 優(yōu)化船閘工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)

在船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土結(jié)構(gòu)的施工中，應(yīng)當(dāng)注意合理進(jìn)行分段澆筑，大體積的水泥混凝土在一次澆筑時(shí)容易產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力從而導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生。因此在船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土施工時(shí)應(yīng)當(dāng)注意采用上、下閘首均設(shè)置“后澆帶”的方式來(lái)降低溫度應(yīng)力。對(duì)于一些受力較大結(jié)構(gòu)部分應(yīng)當(dāng)注意做好鋼筋的合理配置，通過(guò)在鋼筋的數(shù)量、直徑以及位置方位等方面進(jìn)行合理的規(guī)劃和布置提高船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土的抗貫穿性開(kāi)裂的能力。此外在船閘工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意做好船閘工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，避免應(yīng)力集中，在一些應(yīng)力集中的區(qū)域比如說(shuō)孔洞的周邊應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)時(shí)增配斜向鋼筋等的方式來(lái)降低應(yīng)力的影響。此外，對(duì)于船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土結(jié)構(gòu)的表面可以通過(guò)采用設(shè)置應(yīng)力緩和溝的方式來(lái)做好船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土裂縫的防控。endprint

2.3 做好船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土施工工藝的控制

在船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土施工中需要對(duì)所使用的原材料進(jìn)行良好的防護(hù)與降溫控制。在混凝土攪拌時(shí)，需要對(duì)拌合材料進(jìn)行降溫處理并做好原料用量和材質(zhì)的控制。

砼澆筑采用自東向西、斜向分層、層層推進(jìn)、齊頭并進(jìn)的施工方法?？v橫方向分層澆筑的厚度均不超過(guò)300mm。坡度為預(yù)拌砼自然流淌的坡度約為1：6～1：7。砼自攪拌到澆筑完成的最大延續(xù)時(shí)間白天不得大于100min，夜間不得大于150min。澆筑時(shí)要在下一層砼初凝之前澆筑上一層砼，避免產(chǎn)生冷縫，并及時(shí)將表面的泌水排走。分層澆筑示意如圖1（圖中B為分層的寬度）。

在船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土的施工中應(yīng)當(dāng)注意做好對(duì)于溫度的控制，通過(guò)借助于結(jié)構(gòu)物內(nèi)部所安設(shè)的測(cè)溫設(shè)備來(lái)對(duì)船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土內(nèi)部的溫度進(jìn)行良好的監(jiān)控以便對(duì)入倉(cāng)溫度進(jìn)行良好的控制。在完成了對(duì)于船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土的拌合、運(yùn)輸以及澆筑后，需要對(duì)船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土進(jìn)行良好的后期養(yǎng)護(hù)，以避免裂縫等缺陷的產(chǎn)生。在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中需要合理的控制澆水量并通過(guò)覆膜、冷卻等的措施控制船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土固化過(guò)程中的溫度，降低船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土固化過(guò)程中水化熱應(yīng)力對(duì)船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土的影響，最大限度的確保船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土的施工質(zhì)量。 經(jīng)計(jì)算，本工程大體積混凝土施工時(shí)蓄水養(yǎng)護(hù)的深度為：蓄水養(yǎng)護(hù)的深度：閘室hw=0.027m=27mm、閘首hw=0.024m=24mm；實(shí)際施工時(shí)養(yǎng)護(hù)水深度采用50mm；蓄水養(yǎng)護(hù)時(shí)分二次進(jìn)行，蓄水水源采用冷卻管出水口排出的水，第一次蓄水的深度為20mm左右，待混凝土的表面溫度升值20℃左右時(shí)且混凝土的表面溫度與中心溫度差值在15℃左右時(shí)，再進(jìn)行二次蓄水，反之可不進(jìn)行二次蓄水，以充分利用水吸熱大、放熱大的特點(diǎn)進(jìn)行混凝土的降溫。

3 結(jié)束語(yǔ)

作為在船閘工程項(xiàng)目施工中采用較為普遍的結(jié)構(gòu)形式，大體積水泥混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)通過(guò)科學(xué)選材、合理化工藝以及良好的后期養(yǎng)護(hù)等的舉措來(lái)做好對(duì)于船閘工程項(xiàng)目大體積水泥混凝土施工質(zhì)量的控制，避免裂縫等缺陷的產(chǎn)生。

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