船閘工程大體積混凝土施工溫控措施探討

摘要：大體積混凝土在船閘工程中的應(yīng)用非常廣泛，但在船閘工程施工過程中，極易因為對大體積混凝土溫度控制措施實施不到位而產(chǎn)生裂縫。文章分析了大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的原因，并從降低水化熱、降低入倉溫度、合理分段澆筑及做好后期養(yǎng)護(hù)等方面，提出相應(yīng)措施對船閘大體積混凝土施工溫度進(jìn)行有效控制，從而避免大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：船閘;大體積混凝土;溫控措施

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，內(nèi)河貨運(yùn)量也日漸提高。為滿足經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展需要，亟需在內(nèi)河建設(shè)多個大型船閘。船閘建設(shè)規(guī)模的提高，對船閘的工程質(zhì)量也有了更高的要求。船閘結(jié)構(gòu)多為大體積混凝土，因其體積大，散熱慢，在施工過程中極易因溫度原因產(chǎn)生裂縫，而對大體積混凝土溫度的控制效果直接影響到船閘工程的質(zhì)量。大體積混凝土受溫度應(yīng)力影響尤為突出，開裂主要是因為混凝土結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間、結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間或結(jié)構(gòu)的不同部位之間的溫度應(yīng)力超過了混凝土的抗裂能力而產(chǎn)生[1]。因此，必須采取有力措施對船閘大體積混凝土施工溫度進(jìn)行有效控制，降低混凝土溫度應(yīng)力，才能確保船閘工程質(zhì)量。

1 溫度裂縫產(chǎn)生的原因

船閘大體積混凝土溫度裂縫主要是由于混凝土內(nèi)部和外部環(huán)境存在較大溫度差，引發(fā)的溫度應(yīng)力超過了混凝土的抗裂能力而產(chǎn)生。在大體積混凝土的施工過程中，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的水化熱是導(dǎo)致混凝土溫度升高引發(fā)溫度差的關(guān)鍵，且內(nèi)外溫度差是混凝土出現(xiàn)裂縫的常見原因。在我國大部分地區(qū)，夏季時，混凝土溫度可達(dá)到70 ℃以上，外界溫度同時也會接近40 ℃，導(dǎo)致混凝土散熱較慢，混凝土內(nèi)外部溫差過大容易導(dǎo)致混凝土的表面張力變強(qiáng)，也大于混凝土內(nèi)部的拉力，這時混凝土就會產(chǎn)生裂縫。冬季時，混凝土內(nèi)部溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外界溫度，溫差可能達(dá)到30 ℃左右，這時混凝土的表面與內(nèi)部形成較大的溫差，導(dǎo)致膨脹問題發(fā)生，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。

2 溫度控制措施

根據(jù)船閘大體積混凝土施工溫度裂縫產(chǎn)生的原因，要想控制船閘大體積混凝土施工溫度裂縫，必須從控制混凝土溫升，降低混凝土與外界環(huán)境的溫差著手。要達(dá)到這一目的，可采取的控制措施主要有降低混凝土水化熱、降低混凝土入倉溫度、合理分段澆筑混凝土和做好混凝土后期養(yǎng)護(hù)等幾種方式。

2.1 混凝土水化熱溫度控制

科學(xué)選用混凝土配合比是降低船閘大體積混凝土水化熱溫度的關(guān)鍵。原材料是構(gòu)成船閘工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)[2]，通過對船閘工程大體積混凝土原材料進(jìn)行檢驗，科學(xué)選定所采用的水泥、粗骨料、細(xì)骨料、摻合料和外加劑的類型和摻比，才能找出混凝土配合比最優(yōu)方案，盡量減少水泥用量，降低水化熱。比如通過采用優(yōu)質(zhì)的中低熱水泥，摻加粉煤灰、礦渣粉等材料，盡量合理控制水泥在混凝土中的占比，在減少水泥用量的同時，還可以盡量降低水化熱的產(chǎn)生，進(jìn)而減少后期混凝土的內(nèi)外溫差，避免混凝土出現(xiàn)裂縫。

2.2 混凝土入倉溫度控制

在確定混凝土最優(yōu)配合比，合理選用原材料后，要想降低混凝土的內(nèi)外溫差，還需控制好混凝土的入倉溫度。主要從混凝土出機(jī)口溫度控制、混凝土運(yùn)輸過程溫度控制兩方面入手。

2.2.1 出機(jī)口溫度控制

混凝土出機(jī)口溫度的控制主要體現(xiàn)在對原材料溫度的控制上。要控制好混凝土出機(jī)口溫度，首要就是降低混凝土原材料的溫度。除了嚴(yán)控混凝土原材料進(jìn)場溫度外，還應(yīng)注重混凝土原材料的堆存方式，并在混凝土攪拌前進(jìn)行風(fēng)冷或水冷等。具體措施有：（1）加強(qiáng)對制冷設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，確保制冷設(shè)備的完好率和利用率;（2）加強(qiáng)制冷系統(tǒng)的工藝控制，按設(shè)計要求確保制冷冷風(fēng)、冷水的冷卻效果;（3）加強(qiáng)混凝土制冷生產(chǎn)的調(diào)度，密切聯(lián)系用料單位，合理安排制冷生產(chǎn);（4）骨料堆場應(yīng)確保骨料的堆高，控制在6 m以上，避免日光暴曬堆場內(nèi)部骨料，盡量延長骨料堆存的時間，確保廊道內(nèi)的骨料出口溫度達(dá)到設(shè)計要求;（5）嚴(yán)格執(zhí)行溫控混凝土生產(chǎn)時段的料倉填補(bǔ)石料規(guī)定，合理控制填補(bǔ)石料料位，骨料各儲料倉保持儲存2/3以上的骨料，確保骨料有足夠的預(yù)冷時間;（6）控制好原材料水泥的入庫溫度，水泥進(jìn)場溫度按設(shè)計及規(guī)范要求控制在60 ℃以下，為避免水泥進(jìn)場溫度過高采用分罐儲存的措施，遵循先來先用的原則，降低原材料水泥本身的溫度;（7）盡量減少夏季或中午高溫時段開展混凝土澆筑，以免因外界溫度過高導(dǎo)致預(yù)冷混凝土溫度也相應(yīng)升高或回升;（8）盡量避免在冬季溫度過低時澆筑混凝土，以免產(chǎn)生內(nèi)外溫差。

2.2.2 運(yùn)輸過程溫度控制

除了控制好混凝土的出機(jī)口溫度外，還應(yīng)加強(qiáng)混凝土在運(yùn)輸過程中的溫度控制?；炷镣瓿蓴嚢韬?，應(yīng)迅速運(yùn)至澆筑部位。平時要加強(qiáng)對運(yùn)輸?shù)缆返木S護(hù)，保持良好的運(yùn)輸路況，盡量縮短混凝土運(yùn)輸時間。做好運(yùn)輸車輛和入倉設(shè)備的調(diào)配，減少運(yùn)輸車輛等待卸料的時間，避免因等待時間過長而導(dǎo)致混凝土升溫。做好運(yùn)輸車輛的降溫或者遮陽防護(hù)，可采用向混凝土罐車進(jìn)行灑水降溫，或者在運(yùn)輸車輛上搭設(shè)遮陽蓬的方式，盡量避免混凝土因陽光照射而升溫。

2.3 混凝土澆筑過程溫度控制

合理分段澆筑可以有效降低大體積混凝土在澆筑過程中的溫升。在船閘工程項目大體積水泥混凝土結(jié)構(gòu)的施工中，應(yīng)注意合理進(jìn)行分段澆筑[3]。根據(jù)船閘工程的結(jié)構(gòu)特點，混凝土澆筑可按斜向分層、層層推進(jìn)、齊頭并進(jìn)的方法進(jìn)行。混凝土分層厚度一般應(yīng)≤3.0 m，在基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)分層厚度應(yīng)≤1.5 m。同時，在澆筑時提前預(yù)埋冷卻水管，按分層分段埋設(shè)，便于后期對混凝土進(jìn)行通水降溫養(yǎng)護(hù)。新舊混凝土澆筑間隔時間應(yīng)盡量縮短，一般≤7 d?；炷翝仓?yīng)充分利用早上、晚上或者陰天進(jìn)行。在混凝土澆筑過程中，為防止外界氣溫過高，倉面新澆筑的混凝土溫度回升過快，對已經(jīng)振搗好的混凝土表面進(jìn)行覆蓋，澆筑方式采用的是臺階澆筑法，盡量使新澆混凝土少受陽光直射，降低混凝土溫升。在混凝土澆筑過程中如氣溫較高，可在澆筑倉面周圍通過水管噴霧器進(jìn)行噴射水霧來降低澆筑倉面的環(huán)境溫度，從而降低混凝土溫升。頂層混凝土澆筑完畢，要及時覆蓋保濕。

2.4 混凝土后期養(yǎng)護(hù)控制

混凝土后期養(yǎng)護(hù)是控制混凝土內(nèi)外溫差，避免混凝土出現(xiàn)溫度裂縫的最后防線。大體積混凝土在養(yǎng)護(hù)時，要加強(qiáng)對濕度和溫度的控制與養(yǎng)護(hù)，以實現(xiàn)控制內(nèi)外溫差的目標(biāo)，從而加強(qiáng)對混凝土裂縫的控制[4]?；炷翝仓戤吅?，要及時做好降溫保濕。在高溫季節(jié)，可使用預(yù)先埋設(shè)好的冷卻水管通水降溫，通過管內(nèi)水流動可帶走部分混凝土熱量。冷卻水管通水水流方向每天調(diào)換一次，通水時間根據(jù)降溫情況來確定，一般≤15 d。待冷卻水管通水達(dá)到降溫效果后，管內(nèi)采用水泥漿灌注及封孔。同時要及時在混凝土表面覆蓋土工布，并在澆筑完畢后的12～18 h內(nèi)開始進(jìn)行灑水或者流水養(yǎng)護(hù)，時間≥14 d。當(dāng)氣溫開始下降時，可推遲混凝土模板拆除時間，拆除模板后應(yīng)立即用土工布或麻袋覆蓋保溫。當(dāng)溫度<5 ℃時，應(yīng)停止灑水養(yǎng)護(hù)，并在混凝土表面覆蓋土工布或麻袋等進(jìn)行保溫。

3 結(jié)語

船閘工程大體積混凝土的施工溫度控制是一項非常專業(yè)和復(fù)雜的綜合性工程。為避免船閘工程大體積混凝土因溫度應(yīng)力原因產(chǎn)生裂縫，在施工過程中，必須從混凝土原材料選用、混凝土生產(chǎn)和澆筑工藝、減少外界環(huán)境不利影響等多方面入手，采取多項綜合措施，對混凝土施工溫度進(jìn)行有效控制，盡量減小混凝土內(nèi)外溫差，降低溫度應(yīng)力，才能保證船閘工程質(zhì)量。

[1]呂小凡.淺析港口與航道工程大體積混凝土裂縫控制[J].中國水運(yùn)，2019（7）：83-85.

[2]張曉軍.船閘工程大體積混凝土裂縫成因及控制對策研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2013（34）：20-21.

[3]施海波.船閘工程大體積混凝土裂縫成因及控制[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（36）：169-170.

[4]滿 晨.現(xiàn)澆大體積混凝土溫度裂縫控制措施[J].建材與裝飾，2019（25）：51-52.

作者簡介：覃聰曉（1989—），工程師，研究方向：港口航道與海岸工程。