船閘大體積混凝土裂縫控制施工技術(shù)研究

李展鴻

（安徽省公路工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，安徽 合肥230051）

隨著我國工程施工技術(shù)的快速發(fā)展，施工項目逐漸向大型化、復(fù)雜化發(fā)展，同時以混凝土為主的澆筑技術(shù)是現(xiàn)代化工程施工的重要組成部分。但是混凝土裂縫問題一直是影響工程施工質(zhì)量和使用壽命的重要因素之一，因此，研究船閘大體積混凝土裂縫控制施工技術(shù)，有助于提升船閘工程施工質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量。鑒于此，以某船閘工程施工為例，分析其大體積混凝土裂縫控制技術(shù)，為同類型工程施工提供參考。

1 工程基本概況

研究區(qū)位于我國東南沿海某地區(qū)，該船閘工程中大體積混凝土施工主要包括船閘底板施工、閘首邊墩、導(dǎo)航靠船墻和閘室側(cè)墻等部位。本次施工選用的混凝土型號以C30 和C25 為主，同時對混凝土的耐久性能進(jìn)行了試驗。此外，本次大體積混凝土施工必須滿足抗凍等級為F50 的要求和抗?jié)B等級為W4 等要求。此外，本工程混凝土施工樣式復(fù)雜多變，包括扶壁、空箱、薄壁、實心層結(jié)構(gòu)、變截面結(jié)構(gòu)等，在施工過程中容易出現(xiàn)應(yīng)力集中，使得大體積混凝土施工開裂風(fēng)險明顯增加。同時，由于該工程施工周期較長，需經(jīng)歷高溫季節(jié)和低溫季節(jié)的交替變化，較大的溫度差異也極易造成混凝土裂縫的形成。因此，加強大體積混凝土裂縫控制施工技術(shù)的研究工作意義重大。

2 混凝土溫度控制措施

2.1 冷水降溫措施

混凝土的配比是不同比例砂石、水、水泥和緩凝高效型減水劑等混合攪拌的過程，在此過程中能夠產(chǎn)生較大的水化熱，此時可采用冷水降溫的方式進(jìn)行攪拌，并且粗骨料的噴淋也采用溫度較低的地下水為宜。混凝土的冷水降溫主要包括以下幾個方面：①混凝土拌合用水，可通過冷水機制備混凝土拌合用水，并使用冷水池存儲，確保水溫適宜；此外，在船閘大體積混凝土澆筑過程中單次澆筑方量一般為600m3，將細(xì)骨料中的含水量剔除后一般每立方米混凝土需要冷水量約110kg，因此單次澆筑混凝土拌合用水量大約為66t，故儲水池容量為70t 時即可滿足實際需求，多余的冷水可以對骨料等進(jìn)行噴淋降溫；②粗骨料噴淋用水，粗骨料噴淋用水也較多，主要用于骨料降溫，施工區(qū)域多年最高氣溫為39.2℃，因此粗骨料的平均溫度約為36.5℃，在冷水降溫計算過程中忽略水管等熱量影響后，將每立方米混凝土中粗骨料的溫度由36.5℃降低至30℃時所需冷水量約137kg（冷水溫度為18℃），單次澆筑所需混凝土約600m3，因此，所需冷水量約為82t。

2.2 混凝土內(nèi)部降溫

混凝土內(nèi)部降溫是有效控制混凝土澆筑過程中產(chǎn)生裂縫的主要措施之一，一般通過埋設(shè)冷卻水管對混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行降溫。冷卻水管多采用強度較高，導(dǎo)熱性能良好的黑鐵管，而彎管部分采用冷彎工藝。同時，冷水管之間采用膨脹式防水接頭連接，確保冷水管不滲漏?；炷羶?nèi)部降溫采用深層降溫方式，并設(shè)置獨立的進(jìn)出水閥門，控制冷水的流量，最終實現(xiàn)混凝土內(nèi)部降溫目的。

3 船閘大體積混凝土裂縫控制施工技術(shù)

3.1 分層澆筑技術(shù)

為了確保船閘工程施工中混凝土施工質(zhì)量和有效控制裂縫生成，其中船閘主體部分以及上下游靠船墻部分的大體積混凝土澆筑施工采用分時段澆筑的方式，在高溫季節(jié)充分利用早晨和夜間低溫時段進(jìn)行澆筑，可有效的消除船閘主體部分以及上下游靠船墻部分混凝土裂縫問題；上下閘首邊墩施工過程中應(yīng)用閘室底板等之間預(yù)留一定的寬縫，并先澆筑邊墩底板后澆筑中底板，而預(yù)留的寬縫應(yīng)在邊墩澆筑完成兩周后的低溫天氣下澆筑，完成后對砼表面鑿毛處理，并沖洗干凈，即確保砼表面污跡清理干凈后澆筑C30W4 膨脹砼，能夠有效的消除上述部分混凝土裂縫問題。此外，閘首和閘室澆筑宜采用分層澆筑方式，其澆筑間隔應(yīng)小于7 天，澆筑過程中所需混凝土應(yīng)按照上文混凝土降溫方式嚴(yán)格處理，才能夠有效的控制大體積混凝土澆筑不產(chǎn)生施工冷縫。在分層澆筑過程中分層高度應(yīng)根據(jù)空箱、輸水管道、閥門井、預(yù)埋件等結(jié)構(gòu)特點綜合確定，另外，將上下閘首相鄰的閘室最后澆筑，能夠有效的防止混凝土施工過程中冷縫的生成。綜上所述，分層澆筑技術(shù)對提升大體積混凝土澆筑質(zhì)量意義重大，同時混凝土裂縫控制效果明顯。

3.2 高頻振搗技術(shù)

大體積混凝土裂縫產(chǎn)生與振搗技術(shù)關(guān)系密切，因此，振搗質(zhì)量的高低影響著混凝土施工質(zhì)量。由于船閘工程大體積混凝土澆筑時砼澆筑強度大，因此采用普通的振搗器無法滿足實際振搗需求，即振搗效率低，無法確?；炷琳駬v密實度，則容易使得混凝土澆筑出現(xiàn)分層、冷縫的現(xiàn)象，主要原因在于普通的振搗器的震動頻率一般為2300 次每分鐘，若達(dá)到相同密實度的振搗效果需要更多的時間，此時由于混凝土冷凝等作用，容易使得混凝土出現(xiàn)分層、裂縫等；高頻振搗器的震動頻率可達(dá)11800 次每分鐘，在高頻的作用下可使得混凝土中的水分子固直徑減小至60μm，使其余水泥的固直徑相近，能夠更好的使水分子包裹在水泥顆粒的周圍，顯著的降低了混凝土中的微觀孔隙，能夠在較短的時間內(nèi)獲得較高的密實度，且具有氣泡少、密實性好的優(yōu)勢，還可以增加混凝土的抗沖擊能力，有效縮短混凈土凝固周期等。因此，采用高頻振搗技術(shù)能夠有效的提升混凝土的密實度，進(jìn)而減少混凝土冷縫、分層等現(xiàn)象，對提升混凝土澆筑質(zhì)量效果明顯。此外，由于高頻振搗技術(shù)具有振動頻率高和激振力強的特點，使得振搗過程中輻射范圍明顯增大，顯著的提高了混凝土的密實度和砼表面的光潔度。

3.3 重點部位加強控制

雖然說混凝土裂縫產(chǎn)生的原因與溫度變化等直接相關(guān)，但是在相同的溫度條件下不同位置的大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的程度存在明顯的差異。因此，在船閘大體積混凝土施工過程中應(yīng)加強裂縫出現(xiàn)的重點部位的控制。一般來說，在后澆帶、閘首環(huán)形輸水廊道的內(nèi)外側(cè)拐彎處以及進(jìn)口與轉(zhuǎn)彎處中段等部位極易出現(xiàn)混凝土裂縫，在門庫側(cè)墻拐彎處、廊道頂板處等部位也極易出現(xiàn)橫向裂縫，在閥門井等部位的斷面處容易出現(xiàn)豎向裂縫，因此，應(yīng)加強上述部位施工質(zhì)量的控制，為有效降低混凝土裂縫奠定基礎(chǔ)。

為了確保上述重點部位混凝土不產(chǎn)生裂縫，在施工過程中應(yīng)注意以下幾點事項：①優(yōu)化船閘工程設(shè)計，使得設(shè)計中盡可能的減少形狀變化等，盡可能的使得各個施工部位的尺寸不存在較大差異，能夠有效的消除混凝土不均勻收縮現(xiàn)象；②在上述易出現(xiàn)裂縫的重點位置增加鋼筋網(wǎng)，可提升混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能；③對大體積混凝土澆筑順序進(jìn)行優(yōu)化處理，極可能的減少分層澆筑之間的時間差，可以有效的避免不同齡期混凝土之間產(chǎn)生約束應(yīng)力進(jìn)而誘發(fā)混凝土產(chǎn)生裂縫；④在形狀變化較大的部位可通過預(yù)留施工寬縫消除混凝土裂縫；⑤若在結(jié)構(gòu)中存在孔洞等時，應(yīng)在孔洞周邊增加柱鋼筋、環(huán)形鋼筋以及反射鋼筋等，并在混凝土澆筑過程中應(yīng)嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行，確保保護(hù)層厚度滿足設(shè)計要求；⑥拆模時間控制對混凝土裂縫產(chǎn)生影響較大，因此必須嚴(yán)格控制拆模時間，尤其是廊道頂板的底模，必須滿足設(shè)計強度后才能拆除；⑦盡可能的縮短倒角與底板、墻身與倒角之間的澆筑時間差。綜上所述，在船閘大體積混凝土施工過程中對重點部位進(jìn)行控制施工，能夠有效的消除混凝土裂縫問題。

綜上所述，隨著社會基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展以及工程施工技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代化工程項目向大型化、復(fù)雜化發(fā)展，對混凝土澆筑施工質(zhì)量的要求越來越高。但是，混凝土裂縫問題是影響混凝土施工質(zhì)量的主要因素，與混凝土的澆筑溫度具有內(nèi)在聯(lián)系。因此，加強混凝土裂縫控制施工技術(shù)研究有助于提高混凝土施工質(zhì)量，進(jìn)而提高船閘工程的整體施工質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量，為有效延長船閘工程使用年限奠定基礎(chǔ)。