張亮 牟芳

【摘 要】混凝土的耐久性好壞將直接關(guān)系到整個泵站的運行壽命，溫度裂縫是影響混凝土耐久性的重要因素。本文通過鄧樓泵站工程溫度裂縫控制的實踐，分析了裂縫出現(xiàn)的主要原因，準(zhǔn)確預(yù)測裂縫出現(xiàn)的部位和發(fā)生的具體時段，并有針對性地提出具體防裂措施從而實現(xiàn)有效控制大體積混凝土溫度裂縫。

【關(guān)鍵詞】混凝土；裂縫；控制；鄧樓泵站

Cracks in concrete temperature control practice

Zhang Liang1，Mu Fang2

（1.Yellow River Shandong Bureau Project Center Jinan Shandong 250013；

2.The Yellow River in shandong survey design and research institute Jinan Shandong 250013）

【Abstract】The quality of concrete durability will be directly related to the operating life of the entire pumping station， the temperature is an important factor affecting the cracks of concrete durability. Through the practice of Deng floor temperature cracks control pumping station project， analyzes the main reason cracks， the accurate prediction of the site and the specific periods cracks occurred and have put forward specific measures to crack in order to achieve effective control of mass concrete temperature cracks.

【Key words】Concrete；Crack；Control；Deng floor pumping station

混凝土的耐久性好壞將直接關(guān)系到建筑物的運行壽命，溫度裂縫是影響混凝土耐久性的重要因素。本文通過鄧樓泵站工程溫度裂縫控制的實踐，分析了裂縫出現(xiàn)的主要原因，準(zhǔn)確預(yù)測裂縫出現(xiàn)的部位和發(fā)生的具體時段，并有針對性地提出具體防裂措施從而實現(xiàn)有效控制大體積混凝土溫度裂縫。

1. 概況

鄧樓泵站樞紐工程是南水北調(diào)東線工程第十二級抽水梯級泵站，位于山東省梁山縣司垓村以西、司垓閘以東、梁濟運河與東平湖新湖區(qū)南大堤相交處。鄧樓泵站主廠房、引水閘、出水涵閘及節(jié)制閘底板、墩墻均為整體式結(jié)構(gòu)，主廠房自下而上共分5層，分別為進水流道層、水泵層、出水流道層、聯(lián)軸層和電機層，混凝土工程量為5.8萬m3，均屬于典型的大體積混凝土水工建筑物。

2. 大體積混凝土溫度裂縫的形成因素

（1）混凝土裂縫的發(fā)生不僅和混凝土澆筑塊的溫度、混凝土的強度、澆筑質(zhì)量、環(huán)境溫度、結(jié)構(gòu)形式和混凝土塊尺寸有關(guān)，也與混凝土塊在施工中所處的位置、拆模時間等有關(guān)。根據(jù)裂縫出現(xiàn)的時間來分，主要有早期裂縫和后期裂縫兩類。

（2）早期出現(xiàn)的混凝土裂縫主要出現(xiàn)在澆筑初期3天以內(nèi)，一般來講，裂縫的表現(xiàn)形式是“由表及里”型，啟裂點往往位于混凝土的表面。開裂的主要原因是內(nèi)外溫差，內(nèi)部溫度溫升升幅度大的混凝土膨脹變形收到外部混凝土的約束，在混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力。內(nèi)外溫差越大，早期表面拉力越大，表面開裂的風(fēng)險也越大。當(dāng)表面裂縫出現(xiàn)后，很可能向縱深發(fā)展，最終形成貫穿性裂縫或深層裂縫。因此在施工期應(yīng)特別注意混凝土表面的裂縫工作，早期防裂是溫控裂縫工作的一個重點。

（3）后期裂縫的出現(xiàn)主要是由于內(nèi)部溫降和外在約束，其表現(xiàn)形式往往為“由里及表”型。混凝土內(nèi)部溫度達到峰值后溫度會慢慢降低，早期的壓應(yīng)力將逐漸轉(zhuǎn)化為拉應(yīng)力，越到后期溫降幅度越大，混凝土內(nèi)部的后期拉應(yīng)力也越大。因此，后期出現(xiàn)裂縫的話，其開裂點通常位于混凝土內(nèi)部。

3. 溫控防裂的控制措施

鄧樓泵站工程混凝土于2010年07月13日開始澆筑，澆筑時室外最高溫度達40度，為了保證混凝土的澆筑質(zhì)量，組織有關(guān)專家及參建各方有經(jīng)驗的工程技術(shù)人員，對其他類似工程的大體積混凝土防裂技術(shù)進行了分析、比較和研究，并結(jié)合本工程實際情況制定了具體的控制方案，主要包括以下幾方面：

3.1 優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計，減少水化熱。

委托有CMA認(rèn)證資質(zhì)的試驗室精心設(shè)計混凝土配合比。泵站混凝土設(shè)計標(biāo)號為C2830W4F150，在保證混凝土具有良好工作性的情況下，盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低水泥用量、低水膠比、低砂率）二摻（摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰和高效減水劑）一高（高粉煤灰摻量）”的準(zhǔn)則，精選原材料，優(yōu)化混凝土配合比，有效降低水泥用量，減少水化熱，提高混凝土自身的抗裂能力。

3.2 加強對原材料的質(zhì)量控制，確保使用材料質(zhì)量合格。

（1）水泥：采用山水水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥采用出爐一個月以上，溫度趨于穩(wěn)定的散裝水泥。每批水泥進場時均應(yīng)附有生產(chǎn)許可證、出廠合格證，經(jīng)試驗室檢測合格及監(jiān)理單位認(rèn)可后方可進場使用。

（2）黃砂： 砂子采用平均粒徑較大的寧陽大汶河中砂，含泥量控制在3%以內(nèi)。

（3）石子：石子取自嘉祥馬集石料廠，料源穩(wěn)定，材質(zhì)良好，石子粒徑為5～20mm、20～40mm兩種，含泥量控制在1%以內(nèi)，其他各項指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

（4）外加劑：選用江蘇建科院生產(chǎn)的SBTJM-9型緩凝高效減水劑，可以改善混凝土的性能，減少混凝土單位用水量，降低水化熱，并可以推遲混凝土初凝、終凝時間（初凝時間為5小時以上），明顯地延緩水化熱釋放速度。

（5）粉煤灰：粉煤灰采用鄒縣電廠I級灰，各項指標(biāo)均符合規(guī)范要求，施工中現(xiàn)場摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰除了節(jié)約部分水泥外，更重要的是能改善混凝土的和易性，降低水化熱溫升，對混凝土起到改性作用。

3.3 從源頭控制混凝土入倉溫度。

根據(jù)工地現(xiàn)場條件，采用以下幾點措施控制混凝土的入倉溫度：

（1）選擇適當(dāng)?shù)臐仓r間。注意澆筑期的氣象趨勢，盡量選擇陰天或多云天氣進行澆筑，以達到降低混凝土溫度的目的；若無法避開晴天，則選擇傍晚開始澆筑；

（2）拌和用水采用地下水?；炷涟韬陀盟捎玫叵滤?，水溫約13度，可以降低混凝土的入倉溫度。當(dāng)氣溫過高時，在拌和系統(tǒng)的水箱中投入冰塊。經(jīng)現(xiàn)場測試，加冰后混凝土拌和用水的溫度降幅約3～4度。

（3）用地下水連續(xù)噴淋石子。在開倉澆筑前一天及澆筑過程中用地下水連續(xù)噴淋料場石子，一是可以降低石子的溫度，降低混凝土入倉溫度；二是石子飽和后，可減少混凝土的干縮影響；三是進一步減少石子的含泥量。

（4）集料倉上方搭設(shè)涼棚。粗細(xì)骨料集料倉骨料的堆高不宜低于6m，并在集料倉上方搭設(shè)涼棚，避免陽光直射；

（5）水泥罐降溫。在拌和系統(tǒng)水泥罐四周裹一層土工布，其頂部安裝噴林水管，在澆筑過程中連續(xù)噴淋，以降低水泥罐內(nèi)的水泥溫度；

（6）覆蓋混凝土輸送管道。從輸送泵出口至澆筑現(xiàn)場的輸送管道設(shè)置無紡布覆蓋遮陽。并不停灑水降溫。

3.4 安裝冷卻水管，降低混凝土水化熱升溫。

（1）為保證工程質(zhì)量，盡量避免裂縫的產(chǎn)生，有效降低水化熱溫升，采取埋設(shè)冷卻水管降溫的措施。冷卻水管采用帶鋼絲塑料管，管內(nèi)徑3.5cm，冷卻水管在混凝土厚度中間設(shè)置，間距1m，水管連接采用鋼管接頭。

（2）冷卻水管采用鋼筋支架支撐牢固，在混凝土澆筑前試通水，排除堵塞或外漏。在高溫季節(jié)施工，在澆筑時應(yīng)邊通水冷卻、邊澆筑混凝土。通水時間為7天，前2天每4小時改變一次通水方向，第3～4天為每8小時交換一次通水方向，其后每半天改變一次水流方向。水管流速控制在0.6m/s，通水流量在35L/min，冷卻水采用地下井水抽至水箱，通水流速，水流量通過閥門進行控制。在通水過程中每2小時檢測一次混凝土及冷卻水溫度差，根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度調(diào)節(jié)水溫，及時對冷卻水進行更換。在混凝土內(nèi)部達到最高溫度后，通水降溫溫度控制在每天下降1～2℃。通水冷卻設(shè)專人進行管理，實行24小時不間斷值班。沿中心埋設(shè)四處測溫點，每個測溫點埋設(shè)上中下三個傳感器。

3.5 加強抹壓收面。

消除混凝土初期裂縫?；炷翝仓瓿珊?，派專人24小時值班做到隨時抹壓?；炷琳駬v后，立即用木抹子碾壓一遍，然后根據(jù)天氣環(huán)境和混凝土表面塑性收縮變形情況，在混凝土初凝時，再進行一次全面抹壓。最后在混凝土終凝前，再進行有選擇性的抹壓，徹底消除塑性收縮產(chǎn)生的裂縫。抹壓時間必須掌握恰當(dāng)，過早抹壓沒有效果，過晚抹壓消除不了混凝土表面已出現(xiàn)的裂縫。

3.6 表面保溫保濕養(yǎng)護。

（1）采用一層塑料膜，再加一層毛氈進行覆蓋，起到保溫、保濕和隔風(fēng)的作用，保溫時間不得少于10天。在掀除保溫材料時要注意選在氣溫仍然較高的下午4～5點的時候，且第一次只掀除上覆蓋層，底層塑料膜繼續(xù)保留盡可能長的時間，起到繼續(xù)保溫和保濕的作用。

（2）在混凝土澆筑后的早期（3至5天）遇到晝夜溫差時，則需要采用一層農(nóng)用塑料膜加兩層草袋進行覆蓋，待7天后先掀除最上面的一層草袋，同樣在齡期10天時可以掀除中間的那層草袋，而底層塑料膜同樣盡可能保留長的時間。

3.7 確定正確的拆模時間。

嚴(yán)格控制拆模時間，盡可能延緩拆模時間，在混凝土內(nèi)部溫度逐漸降低并與外部最低氣溫相差20度以內(nèi)時拆除模板，拆模后及時涂刷養(yǎng)護劑。

4. 溫控防裂效果

4.1 2013年12月，南水北調(diào)東線一期工程順利進行了通水驗收，鄧樓泵站工程混凝土強度均達到了設(shè)計要求、表面平整度及外觀質(zhì)量良好，無裂縫產(chǎn)生。

4.2 通過該溫控措施在南水北調(diào)鄧樓泵站工程上的研究與應(yīng)用，效果顯著：（1）防止了混凝土出現(xiàn)有害裂縫，保證了工程質(zhì)量；（2）避免了高溫季節(jié)主體工程的停工，工期提前了三個月；（3）有效節(jié)約資金209萬元，取得了明顯的經(jīng)濟效益。該成果實現(xiàn)了科學(xué)、合理、經(jīng)濟、有針對性性地進行大體積混凝土防裂，今后可在水閘、泵站、船閘、隧道等同類水工混凝土工程中進行推廣應(yīng)用。

5. 混凝土溫控防裂的幾點體會

5.1 建設(shè)各方重視是做好混凝土溫控防裂的有力保證。建設(shè)各方駐工地主要領(lǐng)導(dǎo)親自抓，多次召開專門會議部署、研究重點技術(shù)環(huán)節(jié)的工作，是此次混凝土溫度裂縫控制成功的有力保證。

5.2 制定周全的施工組織設(shè)計和混凝土施工方案，是溫控防裂的技術(shù)保證。在工程施工中，做到了嚴(yán)格按照建設(shè)管理程序，層層把關(guān)，認(rèn)真落實。

5.3 防裂工作重點應(yīng)放在早期。該工程表明，高溫季節(jié)施工時，混凝土若不采取保溫措施，早期開裂風(fēng)險較大。在混凝土表面蓋上一層塑料膜，再加一層厚毛氈，基本可以保證早期不出現(xiàn)“由表及里”型裂縫；在采取保溫措施的同時，在混凝土內(nèi)部埋設(shè)冷卻水管冷卻，早期裂縫風(fēng)險可進一步降低。

5.4 在高溫季節(jié)澆筑混凝土?xí)r，拆模時間及拆模方式的選擇非常重要。由于混凝土表面覆蓋了較好效果的保溫材料，因此拆模瞬間混凝土表面溫度驟降，應(yīng)力大幅反彈，很有可能混凝土從表面啟裂。

5.5 混凝土的溫控防裂工作復(fù)雜，影響因素多。在某一環(huán)節(jié)或某一方面出現(xiàn)問題，就有可能導(dǎo)致混凝土的開裂，只有建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計、施工等參建單位共同積極配合，在實踐中嚴(yán)格落實各項措施，才能取得良好的溫控防裂效果。