高翔成

摘 要：在船閘工程項目施工過程中，大體積混凝土結(jié)構(gòu)是一比較常見的結(jié)構(gòu)類型。如果施工過程中采取的施工措施不合理，很容易導(dǎo)致大體積混凝土產(chǎn)生溫度收縮裂縫。本文結(jié)合實際案例，分析了大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因，然后對大體積砼溫度裂縫的預(yù)防措施和處理措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：船閘 大體積混凝土 裂縫 溫度監(jiān)測

1.工程概況

大路李船閘是沙潁河大路李樞紐的通航建筑物，船閘為Ⅳ級，可通行一頂二駁500t船隊，閘室有效尺度為120×12×3.2m。船閘水工工程建設(shè)內(nèi)容包括船閘主體、引航道及導(dǎo)航建筑物、連接段、進(jìn)場道路及公路橋等部分。項目位于沙潁河大堤內(nèi)，施工期應(yīng)對工程施工的防汛工作有充分的認(rèn)識，并做好相關(guān)工作，施工期間要確?；影踩?，確保工程的順利實施。施工渡汛方案應(yīng)書面報監(jiān)理人批準(zhǔn)。在施工期間，如因洪水而必須提高防汛標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)采取必要措施，保證防洪設(shè)施滿足安全渡汛要求，在船閘工程施工過程中，需要重點做好大體積混凝土溫度裂縫的處理措施。

2.裂縫形成的原因

（1）外界溫度環(huán)境。外界溫度環(huán)境和混凝土澆筑溫度之間有著非常大的聯(lián)系。因為大體積砼體積比較大，內(nèi)部熱量不易散出，內(nèi)部溫度最高可能會達(dá)到80℃以上，而且會持續(xù)比較長的時間，如果外界環(huán)境溫度較低，那么會進(jìn)一步加劇混凝土溫度拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力高于極限抗拉強(qiáng)度時就會產(chǎn)生裂縫。

（2）約束應(yīng)力和混凝土收縮?；炷了嗨饔脮?dǎo)致水分流失，使混凝土出現(xiàn)收縮的情況。由于混凝土成型初期，水泥水化作用會減少混凝土結(jié)構(gòu)中凝膠孔中水的含量，繼而降低了水泥漿體的絕對體積。例如，在進(jìn)行閘室墻的墻身施工時，對閘室倒角和底板分兩次進(jìn)行澆筑。在澆筑閘室倒角后，閘室底板會對閘室倒角的收縮產(chǎn)生約束?；炷翝仓跗跍囟壬邥r，受約束面的限制，膨脹變形后會產(chǎn)生壓應(yīng)力，因為混凝土應(yīng)力松弛比較大、彈性模量有限，和基礎(chǔ)連接不緊密，進(jìn)而致使壓應(yīng)力過大。當(dāng)溫度降低時就會產(chǎn)生比較大的拉應(yīng)力，當(dāng)強(qiáng)度超過了抗拉強(qiáng)度將會形成垂直裂縫現(xiàn)象。

3.溫度裂縫預(yù)防措施

3.1原材料的控制

在船閘大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中，粗細(xì)骨料、水泥、外加劑、摻和料等材料進(jìn)行選擇時，需要根據(jù)工程建設(shè)的相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行合理的選擇。一般水泥要選擇等級比較高的，從而降低水化熱產(chǎn)生的熱量。細(xì)骨料要選擇級配良好、平均粒徑比較大、細(xì)度模數(shù)在2.6～2.8的中粗砂，從而減少水泥使用量，降低水化熱量。粗骨料要盡量選擇質(zhì)量佳、顆粒直徑大、級配良好的石子。外加劑要選擇和降低水化熱，延緩凝結(jié)速度的材料。

3.2砼內(nèi)部降溫措施

（1）側(cè)墻下段和閘室底板溫度裂縫控制。船閘側(cè)墻下段和閘室底板處的厚度一般來說較大，為大體積混凝土施工。為了使混凝土水化熱溫度降低，因此，本工程在進(jìn)行閘室底板和側(cè)墻下段大體積砼的澆筑施工時，使用Φ50的鋼管，彎制成S形，將冷卻水源和鋼管一端相連接。澆筑好混凝土后馬上在鋼管中通入冷水進(jìn)行循環(huán)，進(jìn)而消散掉混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，避免混凝土內(nèi)部溫度過高。降溫管布置示意圖見圖1。此外，在側(cè)墻段也布設(shè)了冷卻水管，降低混凝土水化。

（2）下閘首底板。船閘下閘首底板厚，為大體積混凝土結(jié)構(gòu)。為了避免出現(xiàn)溫度裂縫，設(shè)計使用水冷卻措進(jìn)行控制。粉筆在下閘首底板布置了兩層冷卻水管，下層水管距離板底1m左右，上層管網(wǎng)距離板上部0.9m，兩層管網(wǎng)的上下間隔距離保持在0.9m，利用立管將上層管網(wǎng)和下層管網(wǎng)連通，通過定期對進(jìn)出水方向進(jìn)行調(diào)整來保持混凝土內(nèi)部問題平衡。

（3）閘首空箱交叉位置。閘首空箱交叉位置使用內(nèi)部布設(shè)冷卻鋼管的方式來降低混凝土內(nèi)部溫度，根據(jù)閘首空箱交叉位置的混凝土結(jié)構(gòu)體積，選擇從下自上的順序布置冷卻鋼管。為了確?；炷羶?nèi)部均勻降溫，采用多根鋼管在內(nèi)部平行布置。

3.3測量水化熱溫升

為了更進(jìn)一步了解混凝土內(nèi)部溫度的變化情況，了解各個施工階段混凝土內(nèi)部溫度差的變化規(guī)律，降低混凝土裂縫出現(xiàn)的概率，本工程組建了測溫小組，分別在混凝土各個位置布置測溫點，測定混凝土澆筑過程中溫度的變化情況。在夏季或冬季進(jìn)行混凝土作業(yè)時，要認(rèn)真檢測拌和使用的水、黃砂、石子的溫度，采取相應(yīng)的升溫或降溫措施。

3.4混凝土施工過程中溫度監(jiān)測

在混凝土澆筑過程中，在底板中心沿短邊和長邊布置測點，測點之間的間隔距離保持在3～4m，各個測點根據(jù)位置不同分別布置了1～3個測孔，其中a測孔距離混凝土表面0.1m，b測孔超出底板底標(biāo)高0.1m，c測孔布置在底板中部。混凝土澆筑之前，先提前將測溫孔管放到底板中，并超出底板頂部0.1m，固定到底板鋼筋上，使用海綿對上口進(jìn)行臨時封堵，下口則使用鋼板封死。以免在澆筑混凝土過程中，有砂漿流到鋼管中。在峰值出現(xiàn)之前，每兩個小時觀測一次，峰值出現(xiàn)后每4h觀測一次。隨著溫度變化不斷降低，每天觀測兩次。持續(xù)測溫十天后即可終止。

3.5混凝土保濕、保溫措施

在大體積混凝土施工過程中，表面的保濕、保溫是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。通過采取合理的保溫措施，一方面可以降低混凝土表面溫度梯度，減少表面熱量的擴(kuò)散量，從而防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。二是可以適當(dāng)延長散熱時間，可以充分發(fā)揮出混凝土松弛特性和強(qiáng)度特性，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，進(jìn)而防止大體積混凝土產(chǎn)生貫穿裂縫。而對混凝土表面進(jìn)行保濕處理一方面可以防止混凝土硬化期間因脫水而產(chǎn)生干縮裂縫，此外有助于保持水泥水化作用順利開展，使混凝土早期抗拉強(qiáng)度得以提升。本工程在施工過程中，氣溫比較低時，會使用兩層土工布覆蓋到運(yùn)輸車輛上，混凝土拖泵使用兩層土工布進(jìn)行捆綁保溫。澆筑完成后使用草帶或麻袋覆蓋到水平面層進(jìn)行保溫，立面層和側(cè)面層使用雙層土工布進(jìn)行保溫。澆筑過程中對倉面澆筑覆蓋面的暴露時間進(jìn)行嚴(yán)格控制，倉面收倉后立即使用土工布加一層麻袋的方法進(jìn)行保溫。重點做好結(jié)構(gòu)上應(yīng)力比較集中或結(jié)構(gòu)異變位置的保溫工作，新老混凝土結(jié)合處的保溫范圍要求超過施工縫1.5m。保溫材料安裝時，要求統(tǒng)一鋪設(shè)，并盡量做到美觀、整齊。土工布和麻袋使用細(xì)鉛絲縫扎密實。

4.溫度裂縫處理措施

當(dāng)船閘大體積混凝土出現(xiàn)裂縫時一般采用下述幾種方法進(jìn)行處理：

（1）壓力灌漿法。對于影響結(jié)構(gòu)整體性或防滲性的裂縫，一般采用壓力灌漿法進(jìn)行處理，通過使用壓漿設(shè)備徑漿液注入到裂縫中達(dá)到修補(bǔ)裂縫的目的。船閘工程中通常采用低壓注漿的方法對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，注漿材料為改性環(huán)氧漿材。

（2）表面修補(bǔ)法。對于一些細(xì)淺裂縫、不伸縮的裂縫以及不漏水的裂縫一般使用表面修補(bǔ)法進(jìn)行修補(bǔ)。而對于大面積漏水防滲修補(bǔ)時，為了避免繼續(xù)開裂影響混凝土結(jié)構(gòu)，可采用表面粘貼玻璃纖維布的方法來達(dá)到修補(bǔ)的目的。

（3）填充法進(jìn)行修補(bǔ)。對于一些寬度比較大的裂縫，可以采用費(fèi)用相對較低，作業(yè)更加簡單的填充法進(jìn)行修補(bǔ)。

5.結(jié)論

綜上所述，本工程通過采用上述方法對船閘大體積混凝土的內(nèi)外溫差和溫度應(yīng)力進(jìn)行了有效的控制，降低了溫度變化而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使混凝土內(nèi)部變化對結(jié)構(gòu)應(yīng)力產(chǎn)生的影響得到了改善，工程施工后只出現(xiàn)了少量的裂縫，對裂縫進(jìn)行處理后沒有繼續(xù)發(fā)展，施工質(zhì)量達(dá)到了預(yù)期要求，取得了良好的控制效果。

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