□范存善（河南省水利第一工程局）

大體積混凝土溫控與防裂措施

□范存善（河南省水利第一工程局）

某大型水庫(kù)，溢洪道泄洪閘閘墩及溢流堰屬于大體積混凝土施工，本文主要介紹其施工的主要工序方法及針對(duì)大體積混凝土所采取的溫控防裂措施，經(jīng)后期觀測(cè)表明效果顯著。

溢洪道閘墩；溢流堰；大體積混凝土；溫控防裂

一、工程概述

某大型水庫(kù)是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)殖、城市供水等綜合利用的大型水利樞紐，其溢洪道泄洪閘建于20世紀(jì)50年代，防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低。本工程為溢洪道除險(xiǎn)加固，以老閘為施工圍堰，緊接老閘下游另建新閘，堰頂高程不變，均為170.5m。新、老閘孔相對(duì)應(yīng)，共4孔，每孔凈寬12m，閘室順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)22m，總寬63.2m，其中墩厚2.4m，邊墩厚1.5m；溢流堰設(shè)計(jì)采用金包銀的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖1。閘墩及溢流堰混凝土澆筑共分四個(gè)倉(cāng)面，其中，中墩倉(cāng)面尺寸為22m×14.4m，邊墩倉(cāng)面尺寸為22m×14.7m。為了防止溫升裂縫，每孔底板中部設(shè)置一道伸縮縫，縫寬20mm，用L-600底發(fā)泡塑料板填縫，并采用紫銅片止水。

圖1 閘墩、溢流堰“金包銀”結(jié)構(gòu)形式圖

二、施工重點(diǎn)及控制標(biāo)準(zhǔn)

泄洪閘閘墩及溢流堰為大體積混凝土施工，因結(jié)構(gòu)尺寸比較大，混凝土澆筑后初期內(nèi)部溫升比較高，易因內(nèi)外溫差過(guò)大產(chǎn)生嚴(yán)重的混凝土裂縫，因此在施工過(guò)程中必須采取嚴(yán)格的溫控及防裂措施，這也是大體積混凝土施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

圖2 閘墩、溢流堰混凝土澆筑分層布置圖

針對(duì)本工程中大體積混凝土的特點(diǎn)，參照規(guī)范要求，經(jīng)溫控計(jì)算的溫控標(biāo)準(zhǔn)：混凝土入倉(cāng)溫度控制在12～28℃之間，混凝土中心溫度與表面溫度之差＜25℃，混凝土降溫速率不超過(guò) 2.0℃/d。

三、溫度控制與防裂措施

（一）混凝土配合比設(shè)計(jì)

泄洪閘閘墩及溢流堰混凝土施工，必須盡可能減少水泥用量，降低水化熱，以此標(biāo)準(zhǔn)確定混凝土施工配合比：一是水泥選用普通硅酸鹽P.O42.5水泥；二是粗細(xì)骨料級(jí)配及含泥量：由于受砂石料供應(yīng)市場(chǎng)限制，粗骨料選用二級(jí)配碎石，即粒徑5～20mm（40%）、20～40mm（60%），含泥量 ＜1%。細(xì)骨料采用中砂，細(xì)度模數(shù)為2.6，含泥量＜3%；三是摻合料采用Ⅱ級(jí)粉煤灰，摻量20%，減少相應(yīng)重量的水泥，延緩水化反應(yīng)，降低水化熱；四是外加劑選用具有引氣減水作用的山西黃騰HT-YQ引氣減水劑。

由以上原料并根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定水灰比為0.45，坍落度為40mm，砂率為34%。最終確定混凝土配合比參數(shù)見(jiàn)下表。

C25W 6F150配合比表

（二）模板拆除

模板拆除時(shí)，嚴(yán)格遵守從上而下的原則，采取先立的后拆、后立的先拆，先拆非承重模板、后拆承重模板。模板拆除后及時(shí)對(duì)混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，避免由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)而造成混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

（三）閘墩混凝土澆筑

在澆筑過(guò)程中主要溫度控制任務(wù)：一是保證混凝土的入倉(cāng)溫度；二是合理安排澆筑時(shí)間；三是加速混凝土散熱。

本項(xiàng)目閘墩及溢流堰施工按照施工安排在初春，溫度比較適宜澆筑，混凝土的入倉(cāng)溫度和澆筑時(shí)間較容易掌握在規(guī)定范圍內(nèi)。

溢流堰采取“金包銀”設(shè)計(jì)方案，中心部位采用C15混凝土，有效降低了大體積混凝土中心的水泥用量，降低中心水化熱，施工中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙施工，以有效控制其內(nèi)部水化熱。混凝土拌制采用強(qiáng)制式拌和站集中拌制，拌合量1.5m3/盤，拌制時(shí)間90s?；炷了竭\(yùn)輸采用12m3混凝土攪拌車，水平運(yùn)距600m，運(yùn)輸能力20m3/h，配置4臺(tái)混凝土攪拌車，保證混凝土澆筑強(qiáng)度。入倉(cāng)采用50t或25t汽車吊1m3吊罐經(jīng)溜槽入倉(cāng)。單層澆筑混凝土允許間歇時(shí)間按規(guī)范規(guī)定1.5h控制，混凝土澆筑強(qiáng)度不低于55.44m3/h。

混凝土澆筑完成后外露面及時(shí)覆蓋，冬季采用棉被或者泡沫板進(jìn)行覆蓋，夏季采用灑水養(yǎng)護(hù)，保證混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度差在20℃以內(nèi)。避免由于內(nèi)外溫差引起的裂縫。

（四）合理分縫

在施工中設(shè)置合理的伸縮縫，施工縫不僅可以改善約束條件，縮小約束范圍，而且可以利用澆筑塊層面進(jìn)行散熱，降低混凝土內(nèi)部溫度。

（五）冷卻水管布置及通水冷卻

冷卻水管降溫分為一期和二期，一期通水冷卻目的在于削減溫升高峰，減小最大溫差，防止貫穿裂縫發(fā)生，通水冷卻在混凝土澆筑后5h開(kāi)始，持續(xù)一周。二期冷卻時(shí)從混凝土水化熱達(dá)到峰值時(shí)開(kāi)始，加快混凝土降溫接近穩(wěn)定溫度。

經(jīng)計(jì)算，冷卻水管采用直徑25mm的鋼管，冷卻水通水流量達(dá)到32～40L/min，閘墩、溢流堰中布置冷卻水管，一期冷卻在混凝土初凝后即開(kāi)始連續(xù)通冷水循環(huán)冷卻，冷卻水溫度與混凝土溫度差值一般為20～25℃。二期冷卻根據(jù)實(shí)際情況和氣溫持續(xù)15d，降溫速率＜1.5℃/d，有10～15℃降溫，并控制冷卻水流向，使冷卻水從混凝土高溫區(qū)域流向低溫區(qū)域；為了施工方便冷卻水管埋設(shè)在澆筑層內(nèi)，水管垂直間距1.2m，水平間距1.2m。為了保證冷卻效果，單根冷卻水管長(zhǎng)度控制在150～200m之內(nèi)。

（六）溫度控制與監(jiān)測(cè)

為了防止閘墩混凝土及溢流堰內(nèi)外溫差過(guò)大而產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫，影響工程質(zhì)量，混凝土施工過(guò)程中采取了以下溫控防裂措施：第一，選擇氣溫適當(dāng)?shù)幕炷翝仓r(shí)間，力爭(zhēng)避開(kāi)夜間澆筑混凝土；第二，控制混凝土入倉(cāng)溫度，使其保持在12～28℃之間；第三，設(shè)置測(cè)溫孔進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。

閘墩混凝土每層澆筑后順?biāo)鞣较蚓贾?個(gè)測(cè)溫孔，測(cè)溫孔采用預(yù)埋鋼管，1#測(cè)溫孔深度1.8m（0.75H，H為每層混凝土澆筑厚度，測(cè)量混凝土底層溫度），2#測(cè)溫孔深度1.2m（0.5H，測(cè)量混凝土中心溫度）,3#測(cè)溫孔深度0.6m（0.25H，測(cè)量混凝土面層溫度）。

混凝土澆筑后即開(kāi)始測(cè)量溫度，測(cè)溫次數(shù)先頻后疏，升溫階段每2h巡回監(jiān)測(cè)各點(diǎn)溫度一次，達(dá)到峰值后每4h監(jiān)測(cè)一次，隨著混凝土溫差變化減小，逐漸延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)間隔時(shí)間，直到溫度變化基本穩(wěn)定。

通過(guò)監(jiān)測(cè)，混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)期間環(huán)境溫度日平均為0～10℃。混凝土開(kāi)始澆筑就產(chǎn)生水化熱，溫度上升比較明顯，混凝土內(nèi)部溫度基本上在72～120h之間達(dá)到峰值，之后開(kāi)始緩慢地下降?；炷林行淖罡邷囟葹?9℃，上部混凝土內(nèi)部最高溫度為31℃,底層混凝土最高溫度為37℃?；炷撩鎸拥臏囟仁軞鉁赜绊懕容^大，隨著氣溫的波動(dòng)，混凝土面層溫度有所波動(dòng)，但波動(dòng)幅度不大。

從混凝土溫度監(jiān)測(cè)記錄可知，實(shí)施的一系列溫控措施效果明顯，保證了混凝土各部分溫度不超過(guò)規(guī)定值，從后期觀察溫度裂縫控制較好，混凝土表面未發(fā)現(xiàn)裂縫。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)溢洪道閘墩混凝土及溢流堰施工，總結(jié)出的以下方法來(lái)控制大體積混凝土溫度應(yīng)力，減少裂縫產(chǎn)生的措施是切實(shí)可行的。第一，優(yōu)選原材料￥和優(yōu)化混凝土配合比，降低水化熱；第二，摻加粉煤灰，在滿足強(qiáng)度和其他性能要求的前提下，盡量降低水泥用量；第三，嚴(yán)格控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度；第四，預(yù)埋水管、通水冷卻，降低混凝土的內(nèi)部溫升；第五，采取表面保護(hù)、保溫隔熱措施，降低內(nèi)外溫差，減小溫度梯度。

2011-06-06