陳保泉 馮娟霞

（河北水利工程局第九工程處 石家莊 050001）（山西省汾河管理局 祁縣 030900）

1 工程概述

三個泉倒虹吸工程位于新疆準噶爾盆地沙漠中心地帶，自然環(huán)境惡劣。氣候特征為干旱、多風、少雨、晝夜溫差和年溫差大。極端最高氣溫40.6℃，極端最低氣溫－41.7℃。易造成大體積混凝土干縮裂縫和溫度裂縫。

倒虹吸工程為Ⅰ級建筑物，全長10.7km，雙管平行布置，內徑2.8m，為預應力鋼筒混凝土管和鋼管的組合結構?；炷量偭繛?1.2萬m3，其進口鎮(zhèn)墩結構尺寸為20.0m×19.0m×25.0m，屬于大體積混凝土結構。工程具有施工期短（4～9月）、交叉干擾大、混凝土澆筑強度高（10000m3/月）等特點。

2 混凝土凍融破壞

2.1 抗凍性

抗凍性直接反映混凝土耐久性?；炷羶鋈谄茐牡脑颍阂皇撬换炷恋拿毧妆诩s束形成的膨脹壓力，在毛細孔周圍產生拉應力造成破壞；二是水在毛細孔中結成冰時，過冷水在混凝土內部遷移和重新分布引起的滲管壓導致?lián)p蝕。

混凝土孔隙水和外界氣溫變化是發(fā)生凍融破壞的必然條件?；炷量紫端磸桶l(fā)生凍融循環(huán)，導致混凝土從表面層層剝蝕破壞。

2.2 主要材料的選取

2.2.1 水泥

工程中采用了低脆弱性（脆性系數(shù)小于6）高抗硫硅酸鹽水泥P.HSR525，摻用具有較好減水效果的獨山子優(yōu)質Ⅰ級粉煤灰，使混凝土具有微膨脹性質，提高混土的抗裂能力。

2.2.2 粗、細骨料

骨料的滲透性和吸濕性對混凝土的抗凍性有決定性的作用。粗、細骨料選用沒有堿活性的頂山料場骨料，人工砂的細度模數(shù)為2.4～2.6，砂率選用25%。采用三級配混凝土，大石∶中石∶小石=50∶30∶20。

2.2.3 外加劑

摻入引氣劑或減水劑能有效降低用水量，降低混凝土的水化熱，改善混凝土的內部結構，緩沖凍脹，減低凍脹應力，提高混凝土的抗凍性。

為適應澆筑倉面大、強度高等特點，倒虹吸混凝土使用高效減水劑（RH—7，減水率19%），其緩凝作用既延長了混凝土初凝時間，又延緩了水化熱溫峰出現(xiàn)的時間。同時在混凝土中摻用了引氣劑（AE—B），使混凝土達到適量的含氣量（控制在4%～6%）。

3 施工方法和防治措施

3.1 施工方法

大體積混凝土施工經驗表明：影響混凝土質量波動的因素有原材料、配合比、拌和、澆筑、入倉溫度和養(yǎng)護等。

3.1.1 混凝土澆筑

混凝土的表面、邊角最容易凍融破壞。減少單位用水量是提高混凝土抗凍性的重要辦法?；炷潦┕べ|量的好壞，將影響它的抗凍性，所澆筑混凝土力求密實，表面光滑。

為防止混凝土凍融破壞和產生溫度裂縫，在施工計劃安排中，鎮(zhèn)墩大體積混凝土澆筑選擇在4～5月低溫季節(jié)進行。施工中采取了堆高骨料（＞8m）、地垅取料、冷水拌和混凝土等措施，使混凝土拌和物入倉溫度小于20℃。澆筑層厚采用1.5m，非約束澆筑層厚采用2.4 m，層間間歇期為6天。

混凝土澆筑采用冷卻水管進行初期冷卻。冷卻水管采用φ20黑鐵管，水平距離0.8m，垂直距離等于層厚，混凝土澆筑收倉24h開始通水冷卻，冷卻水溫度控制在10～13℃，循環(huán)后水溫度控制在28℃左右，混凝土內部最高溫度控制在36℃以下，通水時間為21天。同時對入倉振搗好的混凝土及時進行遮蓋，避免太陽直接輻射。

3.1.2 混凝土養(yǎng)護

充分養(yǎng)護是提高混凝土抗凍性和防止產生干縮裂縫的重要措施。拆模后在混凝土側面及時涂刷HE混凝土養(yǎng)護劑，水平面用線毯覆蓋養(yǎng)護，阻止混凝土表面水分蒸發(fā)產生干縮裂縫，提高混凝土抗凍性。在入冬前，為防止氣溫驟降對混凝土產生凍害，對嵌入鎮(zhèn)墩的鋼管兩頭用保溫材料進行封堵，并對四周及水平面進行越冬保溫。

3.2 預防措施

a.根據(jù)結構類型、環(huán)境條件和試驗確定配合比相關參數(shù)。嚴格控制混凝土配合比，主要是減低混凝土的水灰比，另外摻入引氣劑以提高混凝土抗凍性。

摻防凍劑混凝土的配合比要符合下列規(guī)定：摻引氣劑的混凝土，砂率減低2%～3%；C20混凝土的水灰比采用 0.50～0.60；C40 混凝土的水灰比采用 0.35～0.45；C20 混凝土的水泥用量不低于300kg/m3；C40混凝土的水泥用量不低于450kg/m3。重要承載結構、薄壁結構的混凝土水泥用量要增加10%。

b.混凝土澆筑完畢后要及時灑水養(yǎng)護，并及時覆蓋，以保持混凝土表面濕潤，早期應避免陽光暴曬。

摻防凍劑混凝土的養(yǎng)護，在負溫條件下不得澆水，外露表面必須覆蓋；初期養(yǎng)護溫度不得低于防凍劑的規(guī)定溫度。

4 混凝土缺陷治理

施工中對混凝土存在的缺陷要及時進行修補，以提高混凝土的耐久性。

a.預縮砂漿修補法。預縮砂漿是指經拌和好之后再歸堆放置30～90min后使用的干硬性砂漿。此種方法用于高速水流區(qū)混凝土表面損壞的修補。

b.對混凝土凍融破壞比較嚴重的部位,采用噴射混凝土修補，即用高壓將混凝土以高速運動注入被修補的部位，其密度及抗?jié)B性能比一般混凝土好，并且具有快速、高效的特點。

c.環(huán)氧材料修補。環(huán)氧材料包括環(huán)氧液、環(huán)氧砂漿和環(huán)氧混凝土等，均具有較高的強度和抗蝕、抗?jié)B能力，并與混凝土結合良好，但材料配合比要求嚴格。此法與其他修補方法配合使用，效果更佳。

5 結語

在三個泉倒虹吸工程施工中，事實告訴我們，對混凝土的凍融破壞，防重于治。

根據(jù)遠距離調水工程中的施工經驗，大體積混凝土的凍融破壞和裂縫是在溫度應力較大和工程質量薄弱處發(fā)生的，所以施工中要提高混凝土質量的均勻性（即離差系數(shù)?。?。

施工中應根據(jù)混凝土所處的氣候、環(huán)境，合理進行配合比設計；一定要嚴把質量關，加強工程運行中的科學管理，通過對材料、施工工藝等方面的控制、改進，制定預防混凝土產生凍融破壞的控制措施，以防止混凝土凍融破壞，增強混凝土的抗裂能力，延長工程使用壽命。