船閘工程大體積混凝土裂縫成因及控制

袁春 湖南省三湘交通建設(shè)監(jiān)理有限公司

1.船閘施工混凝土裂縫的原因

在船閘工程施工中，造成大體積混凝土產(chǎn)生裂縫（圖1）的主要因素有：設(shè)計(jì)缺少合理性，施工工藝不合理，溫度和約束力、養(yǎng)護(hù)方面等。

1.1 工程設(shè)計(jì)不合理

船閘工程在開(kāi)始施工階段，需要做好地質(zhì)勘察工作，但是一些工程沒(méi)有對(duì)地質(zhì)做好勘察工作就開(kāi)始施工，這在后期就會(huì)導(dǎo)致工程閘室墻體會(huì)產(chǎn)生裂縫。同時(shí)，一些設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)中，將船閘整體安全性沒(méi)有加強(qiáng)重視，在對(duì)于船閘結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中對(duì)于相關(guān)影響因素也缺少思考，這樣就會(huì)造成墻體設(shè)計(jì)強(qiáng)度不充分。

1.2 施工工藝缺陷

混凝土在實(shí)際的澆筑以及振搗過(guò)程中，若是缺少一定的均勻性，這對(duì)于混凝土自身的緊密性會(huì)產(chǎn)生很大的影響，從而使得混凝土出現(xiàn)相應(yīng)的裂縫?；炷廉?dāng)中存在氣泡，或者過(guò)震，對(duì)混凝土自身的粘結(jié)力也會(huì)產(chǎn)生很大的影響。過(guò)震通常很容易使得干塑裂縫出現(xiàn)，若是分層澆筑當(dāng)中澆筑速度比較快，這樣就會(huì)出現(xiàn)沉降裂縫。

1.3 溫度及約束應(yīng)力影響

混凝土在施工中，水化熱對(duì)于混凝土拉應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生很大的影響，并且對(duì)混凝土表面拉應(yīng)力也會(huì)增大，使得其會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的裂縫。溫度通常對(duì)于混凝土施工也會(huì)產(chǎn)生影響，內(nèi)外溫差較大，就會(huì)造成混凝土表層產(chǎn)生裂縫。

圖1 貼坡澆筑混凝后的裂縫

表1 某在建二線船閘工程大體積混凝土溫度測(cè)量記錄

混凝土在澆筑完成之后，通常因?yàn)榇l底板位置的厚度很大，采用分層以及分段澆筑過(guò)程中，因?yàn)榛炷翝仓哂邢鄳?yīng)的時(shí)間差，所以，在其大于抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)導(dǎo)致墻體產(chǎn)生裂縫，并且在針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)中，其表層水分蒸發(fā)的比較快，從而產(chǎn)生干縮性，同時(shí)受到內(nèi)部約束而產(chǎn)生裂縫。

船閘工程在運(yùn)行中，因?yàn)榇l閘室水位處于不斷變化的狀態(tài)，船閘岸墻受到水頭壓力的影響，通過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行很難對(duì)其穩(wěn)定性維持，造成墻體的受力不是很穩(wěn)定。

1.4 混凝土配合比及養(yǎng)護(hù)

在大體積混凝土施工中，材料和配合比設(shè)計(jì)也對(duì)其施工質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生一定的影響。通過(guò)對(duì)湘江河近幾年船閘建設(shè)情況對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，材料的收縮量和水泥以及水的使用量成正比。

2.船閘混凝土裂縫控制技術(shù)

整合分析船閘工程和對(duì)船閘大體積混凝土施工有關(guān)資料所存在的裂縫以及原因進(jìn)行分析，以下主要就是針對(duì)混凝土原材料以及配比、溫度控制與施工工藝等方面進(jìn)行入手，以此來(lái)講裂縫病害問(wèn)題很好的消除或者減輕。在大體積混凝土施工中，對(duì)混凝土配合比參數(shù)合理控制，從而可以對(duì)水化熱問(wèn)題進(jìn)行減輕，并且所收縮性也能夠消除，這樣對(duì)混凝土抗拉強(qiáng)度的提升也是非常有利；加強(qiáng)對(duì)混凝土入模溫度的控制，通常主要采用的是冷卻水的方式對(duì)其溫度降低，確保內(nèi)外結(jié)構(gòu)溫差合理，以此對(duì)裂縫問(wèn)題消除。

2.1 混凝土材料組成控制

在進(jìn)行大體積混凝土施工過(guò)程中，對(duì)于溫度合理控制，在保證混凝土穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，盡可能的使用一些地?zé)崴啵⑶以诨旌狭袭?dāng)中可以進(jìn)行粉煤灰和添加劑的加入，以此來(lái)對(duì)水化熱降低；相對(duì)于混凝土收縮性控制當(dāng)中，盡可能的采用大粒徑骨料，并且確保骨料級(jí)配符合要求，確保骨料能夠?qū)崿F(xiàn)緊密布置，以此來(lái)對(duì)砂率降低，確保塌落度能夠符合要求。

圖2 貼巖面澆筑混凝土

圖3 巖面貼坡鋪緩沖高密度泡沫板

2.2 混凝土溫度控制

對(duì)于船閘閘首中底板結(jié)構(gòu)施工來(lái)講，大體積混凝土溫度需要滿足以下相關(guān)要求，混凝土在澆筑過(guò)程中，對(duì)其溫度盡可能的控制在5～30℃內(nèi)；溫差不要大于25℃，其內(nèi)部溫度不能大于70℃。通常大部分都是在低溫天氣施工，或者和冰水進(jìn)行拌和。一般在針對(duì)混凝土溫度的控制中，主要采用的方法有以下幾種：一是加冰；二是對(duì)水泥存儲(chǔ)時(shí)間增加；三是進(jìn)行混凝土堆積高度進(jìn)行增加，在對(duì)材料使用前需要將混凝土邊淼的砂剝離1m；四是對(duì)粗骨料實(shí)施降溫處理；五是盡可能在中午或者天氣炎熱的情況下施工。內(nèi)外溫差控制對(duì)策主要有：一是采用冷卻水進(jìn)行混合料的制作，可以將溫度降低2～4℃；二是在完成混凝土的澆筑三到四天進(jìn)行拆模，并且及時(shí)做好保溫工作。

2.3 施工工藝與構(gòu)造措施

通常，溫度應(yīng)力主要有兩方面的因素導(dǎo)致出現(xiàn)，分別是內(nèi)部約束力和外部約束力。針對(duì)內(nèi)部約束力，其因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)中會(huì)存在溫度梯度，并且在持續(xù)性的作用當(dāng)中其表層會(huì)產(chǎn)生很多不規(guī)則的裂縫。相對(duì)于外部約束力，主要就是大體積混凝土體積而造成的。外部約束應(yīng)力所導(dǎo)致產(chǎn)生的裂縫，通常都是以和約束面進(jìn)行垂直的方式存在，同時(shí)在整體結(jié)構(gòu)中會(huì)直接顯示。相對(duì)于外部約束力裂縫問(wèn)題，在對(duì)其控制中，主要就是針對(duì)約束力進(jìn)行合理的合理或者有效降低，以此確保結(jié)構(gòu)整體能夠穩(wěn)定。混凝土在穩(wěn)定前，加強(qiáng)科學(xué)合理的對(duì)策應(yīng)用，對(duì)溫度實(shí)現(xiàn)有效控制，采用相應(yīng)的施工工藝，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差進(jìn)行降低，從而將混凝土所產(chǎn)生的外部約束力進(jìn)行合理降低，以此對(duì)裂縫問(wèn)題消除。只有采用科學(xué)合理的對(duì)策來(lái)對(duì)約束力降低，才可以很好的對(duì)混凝土裂縫通病進(jìn)行緩解，從而對(duì)結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量提升。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在船閘工程當(dāng)中比較常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式就是大體積混凝土，因此在實(shí)際的船閘工程施工當(dāng)中，為了能夠?qū)⒋篌w積混凝土整體施工質(zhì)量提升，就需要做好裂縫問(wèn)題的重視程度。相對(duì)于施工企業(yè)來(lái)講，在實(shí)際的施工過(guò)程中，將裂縫出現(xiàn)的原因加強(qiáng)重視，在此基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的控制對(duì)策，從而可以確保船閘工程順利運(yùn)行。