劉 韌

(廣東水電二局股份有限公司，廣州 510000)

0 引 言

船閘工程施工中，混凝土的溫度控制，對(duì)船閘工程施工質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生直接的影響。因此，在對(duì)船閘工程大體積混凝土的質(zhì)量進(jìn)行分析中，重視大體積混凝土的溫度控制，對(duì)提高船閘工程的施工質(zhì)量有促進(jìn)作用。大體積混凝土的剛度、強(qiáng)度以及穩(wěn)定性等要求，對(duì)船閘工程的施工質(zhì)量控制等會(huì)產(chǎn)生直接的影響[1]。在這一背景下，結(jié)合船閘工程對(duì)大體積混凝土的質(zhì)量要求，重視對(duì)大體積混凝土的溫度進(jìn)行控制你給，可保證船閘工程的綜合施工質(zhì)量與效率。

1 工程概況

飛來(lái)峽二、三線(xiàn)船閘混凝土以常態(tài)混凝土為主?；炷量傮w工程量為574560m3，原則上要求大體積混凝土澆筑避開(kāi)高溫季節(jié)，對(duì)船閘底板等體積較大的混凝土其澆筑溫度和最高溫升應(yīng)滿(mǎn)足施工圖紙的規(guī)定。在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中測(cè)試出機(jī)口的溫度從而建立混凝土和澆筑溫度之間的關(guān)系，為了減少混凝土運(yùn)輸中的溫度上升，采取一系列有效措施。

總工程區(qū)域在距離船閘主體結(jié)構(gòu)約200m處，距離上下游導(dǎo)墻均在3km范圍內(nèi)。在混凝土材料選擇上主要考慮配比設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)比、選擇抗裂性這幾方面，混凝土溫度控制措施與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、材料的選擇、施工工藝等多個(gè)環(huán)節(jié)相關(guān)。結(jié)合實(shí)際情況和對(duì)混凝土的具體施工澆筑過(guò)程、施工分層方法、養(yǎng)護(hù)過(guò)程、拆模時(shí)間、表面保溫等方法制定了具體的施工措施。

2 混凝土原材料及配合比設(shè)計(jì)

2.1 優(yōu)質(zhì)的混凝土

2.1.1 水泥原材料選用

有條件的情況下在大面積施工區(qū)域應(yīng)選擇混凝土用水泥時(shí)，收縮性小或者膨脹性強(qiáng)的水泥的占優(yōu)勢(shì)。水泥以散裝的水泥為主，袋裝的水泥為輔。因?yàn)樗嘤鏊蛎浐髮?huì)產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力再慢慢的預(yù)壓應(yīng)力抵消掉部分溫度徐變應(yīng)力，從而減少混凝土內(nèi)部的拉應(yīng)力，提高混凝土的抗壓能力[2]。因此，水泥材料中的MgO含量在3.0%～5.0%，C3A、C3S和C2S含量應(yīng)分別應(yīng)該控制在5.0%以?xún)?nèi)，石膏與C3A的比值大些，50.0%左右和20.0%左右這種材料比例水泥具有長(zhǎng)期穩(wěn)定的微膨脹抗裂能力。

2.1.2 骨料的采用

在選擇骨料的時(shí)候，膨脹系數(shù)小，巖石彈模率低，表面無(wú)包裹層及配置良好的骨料應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮。質(zhì)感比較粗的骨料含泥量≤1%，泥塊兒含量≤0.5%。在抗凍時(shí)期含泥量≤0.7%,其中泥塊含量≤0.2%。除砂要符合骨料的要求外還應(yīng)適當(dāng)?shù)姆艑捈?xì)石粉，這樣不僅有利于提高混凝土的作用性，而且也可提高混凝土的密封性、持久性和抗裂性。有研究表明，泥砂中的石粉比例一般在15%～18%之間為宜[3]。粉煤灰的顆粒感與水泥的相當(dāng)，燒失量小，含硫量和含堿量低，水量比值小，都可以混在凝土中使用。

2.1.3 外加劑的選用

大體積混凝土宜選用緩凝型高效減水劑，其減水率≥18%，其中緩凝成分不應(yīng)為糖內(nèi)。摻外加劑的混凝土28d收縮率≤125%。

2.2 配合比值

1)通過(guò)凝土的強(qiáng)度等級(jí)、持久性及施工工藝的要求，混凝土的配合比更具有原材料的品質(zhì)。通過(guò)計(jì)算、試驗(yàn)、調(diào)整等步驟選定。

2)混凝土中最小凝膠用量≥300kg/m3，其中水泥用量≥220km/m3。當(dāng)單獨(dú)采用混煤灰作為混合材料時(shí)，普通硅酸鹽水泥混凝土中的摻量不應(yīng)超過(guò)凝膠材料總量的30%，應(yīng)力混凝土中粉煤灰的混合量不得超過(guò)凝膠材料總量的25%。

3)在配合混凝土中抗壓性、防滲性、抗裂性都是常規(guī)設(shè)計(jì)指標(biāo)。在條件允許的情況下試驗(yàn)溫度應(yīng)力機(jī)來(lái)進(jìn)行抗裂混凝土配合比值的選擇。

4)配合比的設(shè)計(jì)方案根據(jù)原材料的性能及混凝土的技術(shù)要求進(jìn)行初步計(jì)算，得出初步配合比；再根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試拌調(diào)整，得出基準(zhǔn)配合比；經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢驗(yàn)后，選出滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和施工要求的配合比；配合比值需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)砂石的含水率進(jìn)行調(diào)整，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的前提下盡可能節(jié)省資金。

2.3 拌合站的水溫控制

夏季施工時(shí)候，為控制高標(biāo)號(hào)混凝土的入模溫度，除骨料降溫外，采用最經(jīng)濟(jì)有效的方式就是用低溫水(7℃±2℃)進(jìn)行攪拌。計(jì)劃兩座拌合站加裝冷水系統(tǒng)，降低混凝土溫度。具體方式闡述如下：通過(guò)制冷機(jī)組與水產(chǎn)間的循環(huán)，循序漸進(jìn)地把100m3水池里的高溫水(300C)下降至70C(±20C)。時(shí)間為5h。在溫度達(dá)到設(shè)定溫度，拌合站開(kāi)始施工作業(yè)，水池水位隨之下降，補(bǔ)水系統(tǒng)以15m3/h的速度補(bǔ)水，此時(shí)制冷系統(tǒng)可根據(jù)溫度變化啟動(dòng)，適時(shí)把100m3的高溫水完全降溫到設(shè)定的低溫水。

3 裂隙產(chǎn)生原因及處理方法

3.1 裂隙產(chǎn)生原因

在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)的截面和水泥含量成正比。水泥遇水乳化所釋放的熱量會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮差異，所以導(dǎo)致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂隙的主要原因就是溫度收縮應(yīng)力[4]。這種裂隙有表面和貫通的兩種。其次高強(qiáng)混凝土的收縮性，主要是干燥收縮、溫度收縮、可塑性收縮、化學(xué)收縮和自收縮這5個(gè)方面：

1)收縮干燥性：混凝土在空氣含量不飽和的情況下很容易失去內(nèi)部毛細(xì)孔和凝膠孔的吸附水性，從而產(chǎn)生干縮，干縮率也隨之降低，高強(qiáng)混凝土的孔隙率比普通混凝土低。

2)收縮可塑性：收縮的塑性基本發(fā)生在混凝土硬化前期的可塑性階段。高強(qiáng)混凝土基本不會(huì)被水滲透，所以表面失水快，凝土可塑性收縮比普通混凝土更容易產(chǎn)生。

3)自收縮性：自干燥造成毛孔細(xì)中的水分缺失從而導(dǎo)致產(chǎn)生負(fù)壓，引起混凝土的自收縮反應(yīng)。高強(qiáng)度混凝土的水膠比值低，前期發(fā)展趨勢(shì)快，會(huì)使其中的自由水消耗快。高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)密度高，外界水很難滲透進(jìn)去就會(huì)引發(fā)凝土的自收縮。

4)收縮化學(xué)性：水泥遇水后慢慢乳化，固相體積也會(huì)隨之增加，而水泥中水的體積減小，形成許多毛孔細(xì)縫。高強(qiáng)度混凝土水膠比小，水化程度受到管制，化學(xué)收縮性比普通混凝土差。當(dāng)混凝土發(fā)生收縮并且受到外內(nèi)部壓迫時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，很大可能引起裂開(kāi)。高強(qiáng)度混凝土有高抗拉強(qiáng)度，在相同收縮變形下，就會(huì)引起較高的拉應(yīng)力[5]，由于高強(qiáng)混凝土的變化能力低，應(yīng)力松弛量較小，所以抗裂性能差。

3.2 處理方法

次工程采用表面鑿槽嵌補(bǔ)法，在裂隙少深度深時(shí)，混凝土裂隙鑿一條V型或U型槽，槽內(nèi)嵌入剛性材料如水泥砂漿和環(huán)氧膠泥時(shí)，灌滿(mǎn)柔性材料如聚氯乙烯膠泥、瀝青油膏等進(jìn)行密封。槽內(nèi)表面修復(fù)平整且洗凈污垢，盡量保持干燥。密封材料前，先涂刷與嵌填材料混凝土性質(zhì)的稀釋涂料，表面鑿槽修補(bǔ)裂縫的處理方法，見(jiàn)圖1。

(a)一般裂隙 (b)滲水裂隙 (c)活動(dòng)裂隙 (d)活動(dòng)裂隙擴(kuò)展后情況1—裂隙;2—水泥砂漿或環(huán)氧膠泥;3—聚氧乙烯;4—1∶2.5水泥砂漿或剛性防水;5—密封材料；6—隔離緩沖區(qū)；B—槽寬；δ—活動(dòng)距離

4 施工過(guò)程溫控措施

4.1 混凝土運(yùn)輸過(guò)程溫度控制

混凝土運(yùn)輸過(guò)程中的溫度控制，對(duì)保證混凝土的基本質(zhì)量有促進(jìn)作用。在高溫天氣的環(huán)境下，混凝土運(yùn)輸過(guò)程中，則需要利用保冷措施進(jìn)行控制，并在車(chē)輛安裝保冷控制后，可提高混凝土運(yùn)輸中的溫度控制水平。運(yùn)輸混凝土過(guò)程中，在車(chē)廂兩側(cè)安裝保溫層，盡可能減少混凝土溫度回升的情況出現(xiàn)。此外，為避免混凝土因交通擁堵而出現(xiàn)混凝土運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的情況，則需要合理安排的運(yùn)輸路線(xiàn)，盡可能的減少混凝土的倒運(yùn)次數(shù)。從混凝土運(yùn)輸?shù)慕嵌冗M(jìn)行分析，利用冷水沖刷對(duì)車(chē)輛進(jìn)行降溫，可在安裝保溫隔熱層的基礎(chǔ)上，降低太陽(yáng)光對(duì)混凝土車(chē)輛及混凝土產(chǎn)生負(fù)面影響。

4.2 溫度控制措施

混凝土運(yùn)輸過(guò)程中的溫度控制，則需要在混凝土入倉(cāng)后，及時(shí)平倉(cāng)處理，盡可能的降低混凝土在外的暴露時(shí)間此外，在混凝土澆筑的過(guò)程中，可對(duì)倉(cāng)面面積以及溫度控制過(guò)程等進(jìn)行調(diào)整，對(duì)提高溫度控制水平有促進(jìn)作用。采用必要的冷卻裝置，降低倉(cāng)面內(nèi)部混凝土溫度的回升，把控好溫度[6]。所以施工工作時(shí)間應(yīng)該盡量安排在早上和夜間，避開(kāi)白天高溫時(shí)段澆筑混凝土，由于大倉(cāng)面的混凝土施工的工期較長(zhǎng)，所以在低溫季節(jié)多安排大倉(cāng)面混凝土的施工工程。

4.3 具體實(shí)施措施

大體積混凝土應(yīng)減少結(jié)構(gòu)受到外部的影響，優(yōu)化項(xiàng)目施工方案。提高混凝土均勻性，讓內(nèi)表溫差和降溫速率同步，規(guī)定范圍內(nèi)根據(jù)混凝土升降溫過(guò)程，采取合理的溫度控制措施[7]。施工的設(shè)備及材料的選備應(yīng)滿(mǎn)足大體積混凝土連澆要求。本工程建筑物通常尺寸從上往下越來(lái)越大、施工期暴露在外界的面積大，環(huán)境氣溫變化大，施工工作強(qiáng)度大。

4.4 霧狀噴射降溫

在高溫天氣環(huán)境下，混凝土的澆筑過(guò)程中，溫度高于25℃下，為避免出現(xiàn)混凝土凝固以及氣溫倒灌的情況，則需要通過(guò)噴霧劑對(duì)倉(cāng)面環(huán)境的溫度進(jìn)行控制，噴射量為2mm/h，在噴射的過(guò)程中，要確保成霧狀，避免一直噴一個(gè)地方用量把控不準(zhǔn)形成水滴狀低落在混凝土面。

4.5 層間歇期的把控

混凝土澆筑分層層厚根據(jù)圖紙、溫控、結(jié)構(gòu)和立模等條件選定，下游引航道導(dǎo)航墻混凝土分層澆筑示意圖，見(jiàn)圖2。

圖2 下游引航道導(dǎo)航墻混凝土分層澆筑示意圖

層間歇期從散熱到防裂再到施工作業(yè)各方面的綜合考慮，分析論證合理的層間間歇，一般≥5d，也不應(yīng)>7d?；炷恋膶娱g間歇要嚴(yán)格按照施工要求，原則上按0的要求進(jìn)行控制[8]。對(duì)于有嚴(yán)格溫控防裂要求的基本強(qiáng)約束區(qū)和重要結(jié)構(gòu)部位時(shí)，控制層間間歇期在5d左右。墩、墻等結(jié)構(gòu)混凝土層間間歇4～9d，低溫季節(jié)澆筑取下限值，大體積混凝土澆筑層間間歇時(shí)間，見(jiàn)表1。

表1 大體積混凝土澆筑層間間歇時(shí)間

5 現(xiàn)場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)分析

5.1 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

建立溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則是通過(guò)SDT溫度計(jì)-2型的應(yīng)用，對(duì)混凝土建筑物的內(nèi)部溫度進(jìn)行控制。在實(shí)現(xiàn)溫度控制下，可利用溫度計(jì)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，并及時(shí)對(duì)混凝土的溫度進(jìn)行有效控制。溫度控制中，具有穩(wěn)定、高防水、不受電纜等因素干擾、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。

5.2 測(cè)點(diǎn)布置

結(jié)合大體積混凝土的特性，在對(duì)溫度變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)中，則需要對(duì)大體積混凝土的最大溫差、內(nèi)部最高溫度、溫度變化幅度、截面溫度的梯度變化以及入模溫度變化等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在明確監(jiān)測(cè)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，可在底板混凝土中設(shè)置5組溫度傳感器，并對(duì)溫度控制過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，從而提高溫度監(jiān)測(cè)控制效果。下閘首溫度監(jiān)控元件布置圖，見(jiàn)圖3；在閘墻混凝土中布置2組溫度傳感器，閘室溫度監(jiān)控元件布置圖，見(jiàn)圖4。

圖3 下閘首溫度監(jiān)控元件布置圖

圖4 閘室溫度監(jiān)控元件布置圖

5.3 監(jiān)測(cè)頻率

從監(jiān)測(cè)頻率的角度進(jìn)行分析，大體積混凝土在實(shí)際應(yīng)用中，澆筑以及養(yǎng)護(hù)階段，混凝土的溫度控制，對(duì)混凝土澆筑過(guò)程與溫度變化有直接關(guān)系，所以，在溫度控制的過(guò)程中，按照2h/次的方式對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。溫度提高到峰值后，按照4h/次的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)3次后，按照8h/次的頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。大體積混凝土的溫度監(jiān)測(cè)與控制，則需要結(jié)合溫度變化的實(shí)際情況，對(duì)溫度變化過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)最大溫度以及溫度變化過(guò)程等進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，從而提高溫度控制的綜合水平。

5.4 測(cè)試數(shù)據(jù)分析

1)所有溫度測(cè)點(diǎn)的布置與應(yīng)用，則需要將混凝土的最高溫度控制在75℃以下，從而滿(mǎn)足船閘工程的施工需求。

2)船閘工程大體積混凝土施工過(guò)程中，利用多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)后，各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的溫度差值要控制在20℃以?xún)?nèi)，從而保證船閘工程的基本施工質(zhì)量。

3)船閘工程中，閘首的底板已經(jīng)閘室的底板所使用的的大體積混凝土，則需要對(duì)將降溫速率控制在3℃/d，并對(duì)船閘工程的施工過(guò)程以及施工控制等進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)船閘工程大體積混凝土的溫度控制水平提升。

4)根據(jù)船閘工程大體積混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)的采集數(shù)據(jù)，在對(duì)混凝土的入模溫度進(jìn)行控制你給，則需要將溫度控制在25℃以下，從而保證船閘工程的基本施工水平。

5)大體積混凝土對(duì)的溫度控制要結(jié)合混凝土的實(shí)際情況，對(duì)混凝土的配比進(jìn)行調(diào)整，提高船閘工程的施工控制效果。

6 結(jié) 論

文章通過(guò)實(shí)例對(duì)飛來(lái)峽樞紐船閘工程大體積混凝土溫度裂縫控制進(jìn)一步做研究，分析裂縫產(chǎn)生的原因及表面鑿槽嵌補(bǔ)處理法。從施工過(guò)程中的溫控措施和現(xiàn)場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)兩個(gè)大方面深入討論，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料、新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)，這一課題還會(huì)不斷遇到新的問(wèn)題和創(chuàng)新點(diǎn)，有待于人們 從理論、材料、技術(shù)和工藝等方面進(jìn)一步探討。