宋金峰

摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，水運(yùn)工程的建設(shè)數(shù)量和規(guī)模也在逐漸的擴(kuò)大，其中船閘作為水運(yùn)工程中的重要組成部分，也發(fā)揮著重要的作用。在船閘施工時(shí)需要用到大量的混凝土。由于受到外界因素的影響，若混凝土所承受的溫度應(yīng)力超過(guò)了其自身的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)中。本文主要對(duì)混凝土溫控防裂技術(shù)在船閘施工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，以期為具體的施工操作行為提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：船閘；混凝土溫控防裂；施工技術(shù)

船閘混凝土屬于非均質(zhì)材料，由于受到外界因素的影響可能會(huì)出現(xiàn)溫度裂縫，所謂的溫度裂縫是指混凝土結(jié)構(gòu)物在外界荷載作用下而出現(xiàn)的裂縫，導(dǎo)致這種裂縫出現(xiàn)的原因是多方面的，主要包括溫度、不均勻沉降等?；炷亮芽p的產(chǎn)生會(huì)使得船閘的穩(wěn)定性受到影響。如果不及時(shí)采取相應(yīng)的防控和修復(fù)措施，將導(dǎo)致在船閘工程中存在一定的安全隱患。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定，如果在混凝土構(gòu)件中的裂縫超過(guò)了0.2-0.3mm，會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的滲水情況，必須要對(duì)裂縫進(jìn)行灌漿處理，確?；炷恋膹?qiáng)度和穩(wěn)定性能能滿足施工的要求。在船閘施工中，混凝土溫控防裂施工技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)混凝土溫度的檢測(cè)和控制，將施工過(guò)程中混凝土的溫度控制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，避免出現(xiàn)溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土最大抗拉強(qiáng)度，使混凝土構(gòu)件的防滲性能和承載能力受到影響。

1工程案例

某船閘工程距離下河口45km，擬將其規(guī)劃為Ⅳ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的航道，將船閘的年通航能力設(shè)計(jì)為400萬(wàn)噸，按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求來(lái)開(kāi)展施工作業(yè)，根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況在閘首處設(shè)計(jì)為鋼筋砼機(jī)構(gòu)，上閘首的規(guī)格尺寸為長(zhǎng)20m，寬24m。經(jīng)由技術(shù)人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的勘測(cè)，船閘工程的施工條件相對(duì)良好，周邊緊鄰公路工程，為施工材料的運(yùn)輸提供了極大的便利。施工范圍內(nèi)的地勢(shì)無(wú)太大的起伏，整體地勢(shì)平坦，經(jīng)測(cè)量得出地表的標(biāo)高在23-25m之間。根據(jù)施工《水工混凝土施工規(guī)范》和方案設(shè)計(jì)的要求，將混凝土構(gòu)件的內(nèi)外溫度差值確定為25℃以下，基面和底面的溫差保持在20℃以內(nèi)，如果在實(shí)際的施工過(guò)程中超出了這一范圍，就需要及時(shí)采取相應(yīng)的處理措施，防止在混凝土構(gòu)件中出現(xiàn)裂縫，影響船閘工程的穩(wěn)定性能。

2船閘混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

2.1水泥水熱化因素的影響

在船閘混凝土施工時(shí)，水泥材料在水化的過(guò)程中由于其中一系列的物理反應(yīng)，需要釋放出一定的熱量，但是受到外部斷面的影響，所產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)地釋放出去，使得混凝土構(gòu)件內(nèi)部的溫度不斷的上升。在此過(guò)程中混凝土的配合比是影響溫度變化的重要因素，原材料的用量不同，水熱化所釋放出來(lái)的熱量也存在差異。一般情況下，水泥混凝土的導(dǎo)熱性能比較差，且隨著混凝土固結(jié)強(qiáng)度的增加，對(duì)內(nèi)部溫度變化的反應(yīng)能力也在不斷地增強(qiáng)，如果溫度應(yīng)力的變化范圍超過(guò)了混凝土所能承擔(dān)的最大抗拉強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫。

2.2外界氣溫變化

船閘混凝土在施工的過(guò)程中，其質(zhì)量也會(huì)受到外界因素的影響。一般船閘工程的施工周期相對(duì)來(lái)說(shuō)比較長(zhǎng)，因此可能會(huì)出現(xiàn)較為明顯的溫度變化情況，混凝土內(nèi)部的溫度由多種元素組成，外界溫度與混凝土構(gòu)件的溫度成正比例關(guān)系，如果外界溫度突然下降，那么所形成溫差就會(huì)導(dǎo)致溫度應(yīng)力的出現(xiàn)，且溫度應(yīng)力隨著溫差的變化而逐漸的增大，待溫度應(yīng)力達(dá)到一定的數(shù)值之后就會(huì)出現(xiàn)混泥土裂縫。因此在施工的過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制內(nèi)外溫差值的大小，一旦溫差超過(guò)設(shè)計(jì)方案要求的范圍，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的處理措施。

2.3約束條件的變化

約束條件是指外界的因素件會(huì)阻礙混凝土結(jié)構(gòu)在固結(jié)的過(guò)程中產(chǎn)生的形變，一般情況下混泥土的變形值的計(jì)算方式為s=△T*a（其中T為溫差，a為溫度膨脹系數(shù)），如果混凝土變形所產(chǎn)生的張力超過(guò)了其自身所能夠承擔(dān)的最大拉伸至，就會(huì)導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。在具體的施工操作時(shí)應(yīng)對(duì)約束條件的變化加以重視，將溫度差控制在合理的范圍之內(nèi)。

2.4混凝土的收縮變形

在船閘混凝土固結(jié)的過(guò)程中，由于材料之間存在縫隙和水分，會(huì)出現(xiàn)一定的收縮與裂縫變形現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致混凝土的性質(zhì)受到影響。但是混凝土的收縮時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)比較長(zhǎng)，它是一個(gè)緩慢的過(guò)程，其中具體的收縮系數(shù)與齡期的關(guān)系如表1所示。

在船閘混凝土固結(jié)的過(guò)程中，收縮變形的情況根據(jù)實(shí)際條件也會(huì)有所差異。自由收縮主要是在固結(jié)時(shí)化學(xué)作用引起的，其變形值也具有不確定性。塑性收縮一般發(fā)生在混泥土澆筑完成的初期，此時(shí)水化現(xiàn)象比較劇烈，出現(xiàn)濕度變化較大的情況，進(jìn)而由于水分的缺失而出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，這種收縮變形所產(chǎn)生的量級(jí)很大，可以達(dá)到1%左右。碳化收縮現(xiàn)象的發(fā)生需要遇到的一定外界條件，在混凝土構(gòu)件濕度為50%左右時(shí)會(huì)出現(xiàn)此類收縮的現(xiàn)象。在具體的施工中，溫差是導(dǎo)致收縮現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因。

3船閘混凝土溫控防裂施工技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1現(xiàn)場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)

在船閘混凝土施工的過(guò)程中，應(yīng)按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一般需要采用性能相對(duì)比較穩(wěn)定的溫度傳感器，通過(guò)對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度的測(cè)控，來(lái)制作現(xiàn)場(chǎng)溫度變化的曲線圖，及時(shí)發(fā)現(xiàn)在施工過(guò)程中存在溫度應(yīng)力過(guò)高的部分，并采取相應(yīng)的處理措施。在具體的施工操作中溫度應(yīng)力發(fā)展變化的工程如圖所示。

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選取相應(yīng)規(guī)格的傳感器，在鋼筋綁扎施工的過(guò)程中將傳感器準(zhǔn)確地安放至設(shè)計(jì)方案要求的位置，為了避免由于施工操作中混凝土振搗作業(yè)對(duì)傳感器的正常運(yùn)行造成破壞，尤其是傳感器的導(dǎo)線部位，應(yīng)采取一定的防護(hù)措施。

3.2底板施工過(guò)程中的溫控措施

3.2.1降低水泥熱化

船閘混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因就是水泥熱化的影響因素，在降低水泥熱化方面，首先是對(duì)于各項(xiàng)原材料的選擇，可根據(jù)工程的實(shí)際情況選取低水熱化的水泥材料，在條件允許的范圍內(nèi)可采用一定量的減水劑，這也能夠達(dá)到降低水熱化的目的。其次是在配合比設(shè)計(jì)和拌制時(shí)，配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮到水泥熱化的影響因素，雙摻法的應(yīng)用能夠有效地減少水的用量，降低后期在固結(jié)過(guò)程中水泥所釋放出來(lái)的熱量。

3.2.2加強(qiáng)施工中的溫度控制

在混凝土砼入模的時(shí)候，以施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況為依據(jù)，盡量降低入模時(shí)的溫度，如果施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度比較高，還可以采用低溫水進(jìn)行混凝土的拌合工作。在混凝土澆筑施工完成之后，必須按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，定期對(duì)表層灑水，使得表層溫度得到緩慢地下降，避免出現(xiàn)溫度驟降的現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件內(nèi)外的溫度差過(guò)大，溫度應(yīng)力增加出現(xiàn)混凝土裂縫，在養(yǎng)護(hù)作業(yè)的后期還應(yīng)在表層覆蓋土工布，防止暴曬。在地板施工的過(guò)程中還需要配備冷卻水管，實(shí)時(shí)檢測(cè)底板溫度變化，在溫度過(guò)高時(shí)進(jìn)行冷水澆筑。

3.3閘墻施工中的溫控措施

一般情況下閘墻部位的厚度相對(duì)比較大，在此部分混凝土土澆筑的過(guò)程中，盡量是配合比的設(shè)計(jì)得到優(yōu)化，適當(dāng)添加粉煤灰的用量，減少水泥用量或者是選用低水熱化的材料。此外還需要在混凝土構(gòu)件的內(nèi)部采取相應(yīng)的降溫措施，在混凝土構(gòu)件內(nèi)部降溫散熱方面，循環(huán)水是一種較為高效且操作簡(jiǎn)便的方式，在混凝土澆筑的過(guò)程中，將冷水注入鋼管內(nèi)部，使混凝土的溫度得到有效的降低。其具體的操作措施是在閘墻下側(cè)部位放置散熱管，散熱管在連接冷水源的同時(shí)，在另一側(cè)需做好排水工作，防止在施工現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生積水的問(wèn)題。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在船閘工程建設(shè)的過(guò)程中，混凝土施工是重要的組成部分，其施工質(zhì)量對(duì)于船閘的穩(wěn)定性和承載能力有著重要的影響。但是由于混凝土構(gòu)件容易受到外界溫度因素的影響而形成相應(yīng)的溫度應(yīng)力，一旦溫度應(yīng)力的數(shù)值超過(guò)了混凝土構(gòu)件所能夠承擔(dān)的最大抗拉值，就會(huì)產(chǎn)生混凝土裂縫，因此在施工的過(guò)程中應(yīng)對(duì)混凝土的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫差過(guò)大的問(wèn)題，并采取相應(yīng)的處理措施。endprint