關(guān)鍵詞:淺談 南水北調(diào) 混凝土 溫度 防治措施

　　摘 要:淺談水利工程中大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因及其溫控防治措施。

　　前言

　　國民經(jīng)濟(jì)隨著拉動(dòng)內(nèi)需快速發(fā)展，水利工程投入也進(jìn)一步加大，大體積混凝土在水利工程結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的越來越多，但是，大體積混凝土的裂縫問題也越來越多，尤為突出。本文以南水北調(diào)東線第一期駱馬湖水資源控制工程底板及閘墩大體積混凝土施工為例，淺談水利工程中大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因及其溫控防治措施。

　　二、施工裂縫產(chǎn)生的主要原因

　　大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部因素;另一方面是混凝土的外部因素，產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾方面：

　　2.1　水泥水化熱

　　水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對(duì)較小，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱，實(shí)際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3～5天。

　　2.2　外界氣溫變化

　　大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加內(nèi)外層混凝土溫差，這對(duì)大體積混凝土是極為不利的。因此，應(yīng)采取溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力。

　　2.3　混凝土的收縮

　　混凝土中約 20℅的水分是水泥硬化所必須的，而約80℅的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會(huì)引起混凝土體積的收縮。影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝(特別是養(yǎng)護(hù)條件)等。

　　三、施工溫度控制的一般措施

　　3.1　選擇合適的材料

　�、潘�泥：采用低熱水泥，通過摻加合適的外加劑以改善混凝土的性能。

　�、拼止橇希哼x用粒徑較大、級(jí)配良好的碎石。采用此種碎石可使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升。

　�、羌�(xì)骨料：選用平均粒徑較大的中、粗砂。采用中、粗砂拌制混凝土可使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土收縮。

　　⑷粉煤灰：為改善混凝土的和易性，降低水泥用量，可摻加適量的粉煤灰。

　�、赏饧觿�：減水劑可降低水化熱峰值，對(duì)混凝土收縮有補(bǔ)償功能，可提高混凝土的抗裂性。

　　3.2　澆筑時(shí)采取的措施　　澆筑方案，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實(shí)完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、預(yù)埋管道和地腳螺栓的留設(shè)、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，常用方法有以下幾種：

　�、湃�面分層。即在第一層全面澆筑全部澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時(shí)應(yīng)使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。采用這種方案，適用于結(jié)構(gòu)平面尺寸一般不宜太大，施工時(shí)從短邊開始，沿長邊推進(jìn)比較合適。

　�、品侄畏謱�。混凝土澆筑時(shí)，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。這種方案適用于單位時(shí)間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少，結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大的工程。

　�、切泵娣謱印Ｒ�求斜面的坡度不大于1/3，適用于結(jié)構(gòu)的長度超過厚度3倍的情況�；炷�土從澆筑層下端開始，逐漸上移。

　　3.3　采用合適的養(yǎng)護(hù)方法

　　大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)要注意溫度控制。不僅要滿足強(qiáng)度增長的需要，還應(yīng)通過人工的溫度控制，防止因溫度變形引起混凝土的開裂。

　　混凝土養(yǎng)護(hù)階段的溫度控制應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)：

　�、拧』炷�土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應(yīng)小于20℃;當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土具有足夠的抗裂能力時(shí)，不大于25℃～30℃。

　�、啤』炷�土拆模時(shí)，混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。

　�、遣捎脙�(nèi)部降溫法來降低混凝土內(nèi)外溫差。

　　四、駱馬湖水資源控制工程底板及閘墩混凝土施工溫控措施

　　4.1工程概況

　　控制閘地基為風(fēng)化巖，主要由閘室、上下游連接翼墻、交通橋、檢修橋、2座橋頭堡和閘兩側(cè)消力池等組成。閘室采用鋼筋混凝土開敞式結(jié)構(gòu)，共4孔，單孔凈寬8.0m，整體式底板，兩孔一聯(lián)，垂直水流方向總寬38.82m，順?biāo)�流方向長15m。底板頂高程16.832m，厚1.5m，中墩厚1.2m，邊墩厚1.0m。閘室頂部布置有交通橋、檢修橋和啟閉機(jī)房等。底板面積約291m2，澆筑厚度150cm，混凝土方量約500m3。閘墩高6.7m,面積約220m2，混凝土方量約120m3。

　　4.2　混凝土溫度控制標(biāo)準(zhǔn)

　　混凝土允許最高溫度的確定：

　　DL5108-1999《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)28d齡期極限拉伸值不低于0.85×10-4、基巖變形模量與混凝土彈性模量相近、短間歇均勻上升的常態(tài)混凝土澆筑塊的基礎(chǔ)容許溫差的規(guī)定值為：

　　混凝土基礎(chǔ)容許溫差

　　離基巖面高度H 澆筑塊長邊尺寸L

　　17～21m 21～30m

　　0～0.2L強(qiáng)約束區(qū) 24～22℃ 22～19℃

　　0.2～0.4L弱約束區(qū) 26～25℃ 25～22℃

　　結(jié)合本工程，0.2L =0.2×19.4m=3.88m，基礎(chǔ)高程為15.332m， 因15.332m+3.88m=19.212m，因此整個(gè)底板層均為強(qiáng)約束區(qū)。砼基礎(chǔ)容許溫差為22℃。

　　根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，基巖穩(wěn)定溫度取為地下水水溫17℃，混凝土允許最高溫度為17℃+22℃=39℃。

　　4.3　溫控措施的指導(dǎo)思想

　　大體積砼產(chǎn)生裂縫的原因是多方面的，因此必須從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、溫度控制、原材料選擇、施工安排和施工質(zhì)量等方面采取綜合性措施。在制定溫控措施時(shí)，必須把控制砼的最高溫度作為主要方面。

　　在降低水化熱溫升方面：可以采用砼“雙摻”(摻粉煤灰、摻外加劑)，合理選擇砼配合比，盡量降低單位水泥用量。

　　在降低砼出機(jī)口溫度方面：由于底板及閘墩在低溫季節(jié)施工，砼出機(jī)口溫度保持在10℃，不需采取降溫措施。

　　運(yùn)輸上，采用混凝土輸送泵，泵管采取保溫措施，保持砼入倉溫度。

　　4.4　砼溫控的主要措施

　　⑴　降低砼水化熱溫升的主要措施

　　在滿足設(shè)計(jì)要求和施工質(zhì)量的前提下，盡量減少單位水泥用量，是降低砼水化熱溫升的最有效措施。計(jì)算表明，每方砼中少用10kg水泥可降低砼絕熱溫升1.2℃左右。要減少單位水泥用量，主要采取摻粉煤灰和摻外加劑的措施。

　　經(jīng)中國水利水電第十一工程局中心實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，為本工程底板和墩墻提供的施工配合比如下：

　　技術(shù)

　　要求 級(jí)配 配合比參數(shù) 每方混凝土各材料用量(kg/m3)

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