大體積混凝土溫控與防裂措施

□范存善（河南省水利第一工程局）

大體積混凝土溫控與防裂措施

□范存善（河南省水利第一工程局）

某大型水庫，溢洪道泄洪閘閘墩及溢流堰屬于大體積混凝土施工，本文主要介紹其施工的主要工序方法及針對大體積混凝土所采取的溫控防裂措施，經后期觀測表明效果顯著。

溢洪道閘墩；溢流堰；大體積混凝土；溫控防裂

一、工程概述

某大型水庫是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發電、養殖、城市供水等綜合利用的大型水利樞紐，其溢洪道泄洪閘建于20世紀50年代，防洪標準偏低。本工程為溢洪道除險加固，以老閘為施工圍堰，緊接老閘下游另建新閘，堰頂高程不變，均為170.5m。新、老閘孔相對應，共4孔，每孔凈寬12m，閘室順水流方向長22m，總寬63.2m，其中墩厚2.4m，邊墩厚1.5m；溢流堰設計采用金包銀的結構形式，結構尺寸見圖1。閘墩及溢流堰混凝土澆筑共分四個倉面，其中，中墩倉面尺寸為22m×14.4m，邊墩倉面尺寸為22m×14.7m。為了防止溫升裂縫，每孔底板中部設置一道伸縮縫，縫寬20mm，用L-600底發泡塑料板填縫，并采用紫銅片止水。

圖1 閘墩、溢流堰“金包銀”結構形式圖

二、施工重點及控制標準

泄洪閘閘墩及溢流堰為大體積混凝土施工，因結構尺寸比較大，混凝土澆筑后初期內部溫升比較高，易因內外溫差過大產生嚴重的混凝土裂縫，因此在施工過程中必須采取嚴格的溫控及防裂措施，這也是大體積混凝土施工的難點和重點。

圖2 閘墩、溢流堰混凝土澆筑分層布置圖

針對本工程中大體積混凝土的特點，參照規范要求，經溫控計算的溫控標準：混凝土入倉溫度控制在12～28℃之間，混凝土中心溫度與表面溫度之差＜25℃，混凝土降溫速率不超過 2.0℃/d。

三、溫度控制與防裂措施

（一）混凝土配合比設計

泄洪閘閘墩及溢流堰混凝土施工，必須盡可能減少水泥用量，降低水化熱，以此標準確定混凝土施工配合比：一是水泥選用普通硅酸鹽P.O42.5水泥；二是粗細骨料級配及含泥量：由于受砂石料供應市場限制，粗骨料選用二級配碎石，即粒徑5～20mm（40%）、20～40mm（60%），含泥量 ＜1%。細骨料采用中砂，細度模數為2.6，含泥量＜3%；三是摻合料采用Ⅱ級粉煤灰，摻量20%，減少相應重量的水泥，延緩水化反應，降低水化熱；四是外加劑選用具有引氣減水作用的山西黃騰HT-YQ引氣減水劑。

由以上原料并根據實驗確定水灰比為0.45，坍落度為40mm，砂率為34%。最終確定混凝土配合比參數見下表。

C25W 6F150配合比表

（二）模板拆除

模板拆除時，嚴格遵守從上而下的原則，采取先立的后拆、后立的先拆，先拆非承重模板、后拆承重模板。模板拆除后及時對混凝土表面噴灑養護劑進行養護處理，避免由于養護不當而造成混凝土表面產生裂縫。

（三）閘墩混凝土澆筑

在澆筑過程中主要溫度控制任務：一是保證混凝土的入倉溫度；二是合理安排澆筑時間；三是加速混凝土散熱。

本項目閘墩及溢流堰施工按照施工安排在初春，溫度比較適宜澆筑，混凝土的入倉溫度和澆筑時間較容易掌握在規定范圍內。

溢流堰采取“金包銀”設計方案，中心部位采用C15混凝土，有效降低了大體積混凝土中心的水泥用量，降低中心水化熱，施工中嚴格按照設計圖紙施工，以有效控制其內部水化熱。混凝土拌制采用強制式拌和站集中拌制，拌合量1.5m3/盤，拌制時間90s。混凝土水平運輸采用12m3混凝土攪拌車，水平運距600m，運輸能力20m3/h，配置4臺混凝土攪拌車，保證混凝土澆筑強度。入倉采用50t或25t汽車吊1m3吊罐經溜槽入倉。單層澆筑混凝土允許間歇時間按規范規定1.5h控制，混凝土澆筑強度不低于55.44m3/h。

混凝土澆筑完成后外露面及時覆蓋，冬季采用棉被或者泡沫板進行覆蓋，夏季采用灑水養護，保證混凝土內部溫度與表面溫度差在20℃以內。避免由于內外溫差引起的裂縫。

（四）合理分縫

在施工中設置合理的伸縮縫，施工縫不僅可以改善約束條件，縮小約束范圍，而且可以利用澆筑塊層面進行散熱，降低混凝土內部溫度。

（五）冷卻水管布置及通水冷卻

冷卻水管降溫分為一期和二期，一期通水冷卻目的在于削減溫升高峰，減小最大溫差，防止貫穿裂縫發生，通水冷卻在混凝土澆筑后5h開始，持續一周。二期冷卻時從混凝土水化熱達到峰值時開始，加快混凝土降溫接近穩定溫度。

經計算，冷卻水管采用直徑25mm的鋼管，冷卻水通水流量達到32～40L/min，閘墩、溢流堰中布置冷卻水管，一期冷卻在混凝土初凝后即開始連續通冷水循環冷卻，冷卻水溫度與混凝土溫度差值一般為20～25℃。二期冷卻根據實際情況和氣溫持續15d，降溫速率＜1.5℃/d，有10～15℃降溫，并控制冷卻水流向，使冷卻水從混凝土高溫區域流向低溫區域；為了施工方便冷卻水管埋設在澆筑層內，水管垂直間距1.2m，水平間距1.2m。為了保證冷卻效果，單根冷卻水管長度控制在150～200m之內。

（六）溫度控制與監測

為了防止閘墩混凝土及溢流堰內外溫差過大而產生溫度應力裂縫，影響工程質量，混凝土施工過程中采取了以下溫控防裂措施：第一，選擇氣溫適當的混凝土澆筑時間，力爭避開夜間澆筑混凝土；第二，控制混凝土入倉溫度，使其保持在12～28℃之間；第三，設置測溫孔進行溫度監測。

閘墩混凝土每層澆筑后順水流方向均布置3個測溫孔，測溫孔采用預埋鋼管，1#測溫孔深度1.8m（0.75H，H為每層混凝土澆筑厚度，測量混凝土底層溫度），2#測溫孔深度1.2m（0.5H，測量混凝土中心溫度）,3#測溫孔深度0.6m（0.25H，測量混凝土面層溫度）。

混凝土澆筑后即開始測量溫度，測溫次數先頻后疏，升溫階段每2h巡回監測各點溫度一次，達到峰值后每4h監測一次，隨著混凝土溫差變化減小，逐漸延長監測間隔時間，直到溫度變化基本穩定。

通過監測，混凝土澆筑及養護期間環境溫度日平均為0～10℃。混凝土開始澆筑就產生水化熱，溫度上升比較明顯，混凝土內部溫度基本上在72～120h之間達到峰值，之后開始緩慢地下降。混凝土中心最高溫度為39℃，上部混凝土內部最高溫度為31℃,底層混凝土最高溫度為37℃。混凝土面層的溫度受氣溫影響比較大，隨著氣溫的波動，混凝土面層溫度有所波動，但波動幅度不大。

從混凝土溫度監測記錄可知，實施的一系列溫控措施效果明顯，保證了混凝土各部分溫度不超過規定值，從后期觀察溫度裂縫控制較好，混凝土表面未發現裂縫。

四、結語

通過溢洪道閘墩混凝土及溢流堰施工，總結出的以下方法來控制大體積混凝土溫度應力，減少裂縫產生的措施是切實可行的。第一，優選原材料￥和優化混凝土配合比，降低水化熱；第二，摻加粉煤灰，在滿足強度和其他性能要求的前提下，盡量降低水泥用量；第三，嚴格控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度；第四，預埋水管、通水冷卻，降低混凝土的內部溫升；第五，采取表面保護、保溫隔熱措施，降低內外溫差，減小溫度梯度。

2011-06-06