淺談水閘大體積混凝土溫度控制

周前防,張宗超,唐茂剛

(1.棗莊市勝利渠管理處,山東 棗莊 277300;2.棗莊市鴻禹水利工程監(jiān)理中心,山東 棗莊 277318;3.棗莊市水利綜合服務站,山東 棗莊 277318)

某市大泛口節(jié)制閘是南水北調(diào)東線工程，位于當?shù)刂饕购楹拥郎稀ＴO置4孔閘，每孔凈寬10.0m，總凈寬40.0m。采用卷揚式啟閉機、直升式平盤閘門，閘門尺寸為10.0m×7.0m；最高攔蓄水位28.20m。閘室地板兩孔一聯(lián)整式底板，長 24.79m，寬 16.0m，閘底板中部厚1.8m，上下游側(cè)均設 0.6（1.2）m×0.6m齒坎。底板混凝土設計強度為C25，混凝土總方量為714m3。底板厚度較大，根據(jù)設計及相應規(guī)范要求應作為大體積混凝土對待。由于該工程施工期為5月份，環(huán)境溫度較高，因此混凝土溫度控制應作為施工的重點控制指標。

1 優(yōu)選混凝土配合比降低水化熱

水泥選用當?shù)貛F城榴圓水泥廠生產(chǎn)的P.O42.5水泥，粉煤灰為棗莊十里泉電廠二級粉煤灰，砂產(chǎn)自臨沂沂河，減水引氣劑為濟南德利特產(chǎn)品。拌制水采用深井水，符合施工用水要求。采用大量摻加粉煤灰（摻量為水泥重量的22%）的方式以增加混凝土的和易性，減少水泥用量。在保證泵送的前提下盡量降低水灰比，坍落度不高于160mm，以降低水泥用量和減少水泥水化熱。混凝土配合比見表1：

2 降低混凝土澆筑溫度

2.1 降低原材料溫度

原材料提前10d進場堆放，堆高不低于6m，上面架設遮陽網(wǎng)。施工前3d定時用地下水對骨料進行預冷降溫。取料采用高堆深取法，隨取隨用；混凝土材料均一次備足整倉用量。

2.2 降低拌合溫度，減少運輸距離

采用地下水作為拌合用水，水溫控制在20～22℃，利用混凝土輸送泵進行運輸，盡量減少運輸距離；在混凝土輸送泵泵管外包圍一層氈布，定時采用人工噴灑地下水進行降溫，確保混凝土溫度不升高。

2.3 控制澆筑溫升

1）在倉面搭設人工遮陽蓬。經(jīng)觀測對比，晴天陽光直射下利用遮陽蓬可降溫2℃左右，因此在澆筑面上方2m處架設黑色遮陽網(wǎng)，避免太陽直接照射澆筑面。

2）控制澆筑速度。澆筑強度對大體積混凝土溫度的變化影響非常明顯。因此采用兩套混凝土拌合機械即JS-500型強制式攪拌機2臺，PL-800B型自動計量配料機2臺，20t粉煤灰罐1只，1.5m3輪胎式裝載機1臺，既保證了澆筑的連續(xù)性，也保證了澆注的速度，從而避免混凝土溫度上升。澆筑采用分段分層澆筑的方法，共分三層澆筑，每層厚度控制在60cm左右，鋪筑寬度控制在2m左右。分次、分層澆筑的間歇時間要通過計算嚴格確定，若間歇時間過長，則會延長施工工期，另一方面也會使老混凝土對新澆混凝土產(chǎn)生較大的約束，從而在上下層混凝土結(jié)合面產(chǎn)生難以發(fā)現(xiàn)的垂直裂縫。若間歇時間過短，振搗后則正處于下層混凝土升溫階段，表面溫度較高，這時覆蓋上層混凝土就會不利于下層混凝土的散熱，同時也容易導致上層混凝土升溫，就有可能超過混凝土要求的最高溫升，從而加大混凝土產(chǎn)生裂縫的可能性。

表1 C25W4F150混凝土施工配合比 kg/m3

3 溫度觀測點的布設

每塊底板共布設5處觀測點，分別在四角內(nèi)1m處布設4處，在中央主閘門槽下游側(cè)布設1處。每處觀測點分別在底板表面以下 20cm、90cm、160cm處設一個管，管材選用Φ50薄壁鋼管，內(nèi)裝5cm深的水，便于測量溫度，同時也防止測量溫度受空氣循環(huán)的影響。觀測完成后測溫管采用高標號混凝土封堵。

4 澆筑完成后的溫度控制

由于混凝土厚度較大，如果內(nèi)外溫差過大，混凝土表面早期出現(xiàn)的最大拉應力將超出混凝土允許抗拉強度，可能導致“由表及里”型裂縫，因此要進行適當?shù)谋兀乐箖?nèi)外溫差過大，根據(jù)規(guī)范及工程經(jīng)驗確定溫差以控制在25℃以內(nèi)比較適宜。

澆筑到收倉線后及時進行表面抹、壓收面，然后立即用一層濕潤的氈布、一層塑料膜、一層厚氈布依次對外露表面覆蓋，以保溫保濕，快速提高表面溫度，減小內(nèi)外溫差，防止出現(xiàn)早期表面干縮裂縫。一般澆筑1～3d（20～64h）后混凝土內(nèi)部溫度達到最高，也是內(nèi)外溫差最大，此時由于混凝土齡期短，抗裂能力較差，最易產(chǎn)生表面裂縫。因此,務必落實責任,做好混凝土表面保溫保濕工作。混凝土表面保溫材料要在混凝土澆筑后立即進行覆蓋,遵循“邊澆混凝土、邊覆蓋”的原則。保溫歷時10d,掀除表面保溫材料時應注意拆除時間的選擇,本工程選擇在下午16:00～17:00時進行,以降低拆除保溫覆蓋物給混凝土表面所帶來的人為冷擊程度。

5 做好中后期表面保溫保濕

拆模時間要掌握在不早于3～5d，遇天氣異常或氣溫變化大時應延長至7～10d以上，時間應選在下午。拆模后混凝土頂面繼續(xù)覆蓋保溫，并適時補水保濕，混凝土側(cè)面則在頂緣處固定塑料水管，每隔20cm扎一個出水眼，不間斷流水養(yǎng)護以連續(xù)保濕，避免干縮。由于混凝土散熱完成時間至少需要15d以上，因此表面保溫保濕時間應當不少于21d。

6 溫控效果

溫度每4h測量一次，隨時觀察溫差，通過以上各階段的控制，效果比較明顯。澆筑后第三天混凝土內(nèi)部溫度達到最高53℃，內(nèi)外溫差達到20℃，隨后逐步降低，10d后降低到 35℃，于外界溫度相差不超過9℃，整個過程沒有超過規(guī)范要求。經(jīng)山東省水科院檢測部門檢測，未出現(xiàn)任何裂縫，質(zhì)量達到設計及規(guī)范要求。