大體積混凝土夏季施工溫控及防裂措施

□李 恒□胡學中□崔淑君

（1中國水利水電第十一工程局有限公司；2河南方正水利工程咨詢有限公司）

大體積混凝土夏季施工溫控及防裂措施

□李 恒1□胡學中1□崔淑君2

（1中國水利水電第十一工程局有限公司；2河南方正水利工程咨詢有限公司）

文章結合南水北調焦作1-Ⅱ標普濟河倒虹吸工程施工過程，分析了大體積混凝土夏季施工產生裂縫的主要原因，夏季混凝土施工特性，采取一系列溫控和防裂措施，保證了夏季大體積混凝土混凝土澆筑質量，并防止結構混凝土有害裂縫的出現。工程建成后通過5 a多的運行檢驗，至今未見裂縫，表明溫控效果較好。

倒虹吸工程；高溫；大體積混凝土；裂縫；溫控措施

1 前言

1.1 倒虹吸工程簡介

普濟河倒虹吸工程位于河南省焦作市中站區，是南水北調中線工程總干渠穿越普濟河的河渠交叉建筑物。倒虹吸總長333 m，包括進、出口斜管段和水平段三部分，管身橫向分為4孔兩聯，一聯由2孔箱形鋼筋混凝土結構組成，左右對稱布置，單孔過水斷面6.50 m×6.75 m（寬×高），底（頂）板厚1.40 m，墻厚1.20 m，混凝土標號C30。

根據《大體積混凝土施工規范》GB50496-2009，混凝土結構物實體最小幾何尺寸≥1 m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土為大體積混凝土，工程混凝土即為大體積混凝土。

1.2 工程氣象

工程地處焦作市主城區段，6、7、8三個月多年平均氣溫均高于26℃，多年極端最高氣溫為39～43.30℃。白天在太陽照射下，混凝土表面溫度預計可達到50～60℃。

2 倒虹吸裂縫產生原因

2.1 倒虹吸底板裂縫產生原因

水泥水化熱引起的內部溫度與表面溫度差過大，產生溫度應力；內外約束條件的影響；外界氣溫變化的影響；混凝土的收縮變形。

2.2 倒虹吸墻體裂縫產生原因

溫度產生應力的作用；混凝土自身體積變形和干縮變形作用產生的應力的作用；底板混凝土的約束。

3 夏季混凝土施工特性

3.1 夏季混凝土施工特點

夏季氣溫高，水泥水化快，初凝時間短，混凝土運輸中易早凝；混凝土澆筑覆蓋時間要求較短，否則易產生冷縫；大體積結構內部溫升高，內外溫差及與基礎穩定溫差大，易因表面拉應力和基礎約束拉應力而導致裂縫，破壞結構的整體性，降低結構的強度、穩定性、抗滲性、抗凍性和耐久性，對結構的危害極大。

3.2 夏季混凝土施工溫控重要性

混凝土裂縫一般可分為貫穿、深層、表面3類，倒虹吸屬于箱涵結構，如因溫差梯度過大，造成貫穿裂縫，危及結構整體性和穩定性，如裂縫與迎水面相貫通會造成漏水，混凝土內部存在滲水通道，會對鋼筋銹蝕，影響結構的使用壽命。因此，做好夏季混凝土施工溫控工作是保證工程質量和工程安全的關鍵。

4 夏季混凝土防裂措施

4.1 主要技術措施

4.1.1 選擇水泥品種

混凝土溫升的的熱源主要是水泥水化熱，選擇低熱或中熱水泥品種，是控制混凝土溫升最根本的方法，施工中混凝土選擇采用低水化熱P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥表面積比≤350 m2/kg,水泥熟料中C3A含量≤8%。

4.1.2 調整混合砂比例

混凝土用沙細度模數M應在2.60～3之間，機制沙M細度 =3.60；河沙M細度=1.20，按機制沙：河沙=2.30:1比例調整混合砂比例。

4.1.3 增加粉煤灰用量

減少水泥用量摻用粉煤灰可顯著減少水泥用量。粉煤灰采用Ⅱ級，粉煤灰摻用比例為 20%，即每方混凝土用粉煤灰78 kg。根據商品混凝土強度及和易性的要求確定配合比，嚴格控制水灰比和水泥用量，降低混凝土入倉溫度。

4.2 采取降溫防裂具體方式

在高溫季節，混凝土入倉溫度應≤26℃，但混凝土在自然條件下的出機口溫度往往超過施工所要求的限度，此時須采取人工降溫措施，使用預冷卻材料拌制混凝土，從而降低混凝土的出機口溫度。以倒虹吸管身段混凝土配合比為例，各種材料冷卻1℃對混凝土降溫效果(見表1)。

表1 冷卻各種材料對混凝土的降溫效果表

由表2可知，冷卻粗骨料產生的效果最顯著；在拌和機中加冰，也可得到較明顯的降溫效果。根據在本堆料場上的實測資料，距料堆表面1.50 m以下的料溫變化很小。

風冷骨料時間：冷透程度在70%～80%時大石需要45-50 min；中石需要40-45 min；小石需要35-40 min；為計算方便確定骨料（四種骨料）冷卻時間為1h進行計算，骨料風冷后，溫度可降低5～6℃。混凝土的出機口溫度，可根據熱平衡原理按下式計算：

T0=(∑TiGiCi-335ηGC＋Q)／∑GiCi （1）

計算時取7月份的多年平均溫度為計算值。通過制冷計算，7月份自然出機口溫度28.90℃，須采取制冷措施方滿足要求。采取骨料風冷等溫控措施后出機口的溫度計算結果見表2。

表2 實施溫控措施后出機口溫度計算表

通過溫控措施實施前后出機口溫度對比，采取的措施滿足混凝土高溫季節澆筑要求。

4.3 綜合溫控措施

4.3.1 優化混凝土配合比

混凝土采用雙摻法，即摻粉煤灰和減水劑。選擇表面積小的P.O42.5水泥，減少水泥用量，減少水泥水化導致的內部溫升，減低混凝土內外溫差，是溫控的主要手段。

4.3.2 拌和站

對拌和站采取遮陽措施避免高溫陽光直射，防止原材料水分蒸發和骨料升溫。原材料在進入攪拌機之前，在皮帶輸送機輸送的過程中，在皮帶機上搭置鐵皮棚遮陽，以避免骨料在輸送過程中，骨料表面溫度升高。

4.3.3 混凝土運輸溫控措施

第一，在高溫時段對拌和樓出口采取噴霧或沖水等措施來降低出機口周圍環境溫度，對回程的待料車噴霧或沖洗降溫，防止混凝土運輸車輛在拌和樓待料時溫升過高；第二，混凝土運輸時，根據拌和樓的生產能力，以及倉面大小，合理安排汽車數量，多裝快跑，縮短運輸歷時，并控制每車運輸混凝土≥3 m3；第三，所有混凝土運輸車輛必須安裝遮陽棚，運輸車輛裝上混凝土后，由專人拉上遮陽棚。或采用保溫被包裹并用冷水淋濕，保證攪拌運輸車的溫度穩定。

4.3.4 倉面溫控措施

4.3.4.1 倉面形成低溫施工人造“小氣候”

高溫季節，因天氣炎熱，倉面溫度過高，會引起混凝土入倉后失水較快，造成塌落度損失，影響混凝土工作度。同時，倉面周邊環境較熱，將造成入倉混凝土溫度回升較快。為保證混凝土在較低的溫度下施工，混凝土澆筑過程中，根據倉號大小，配置3～4臺噴霧機，對倉面全覆蓋，在作業面形成濕潤、低溫的小氣候，使混凝土倉面氣溫保持在26℃以下，防止混凝土入倉后，溫度回升和混凝土產生失水。

4.3.4.2 倉面養護

倒虹吸箱涵底板和頂板混凝土施工完畢，且達到初凝后，立即對混凝土表面進行灑水養護。為使混凝土表面全天候保持濕潤狀態，混凝土表面覆蓋一層土工布，土工布互相搭接50 cm以上，便于保水，防止高溫水份蒸發，3～4臺噴霧機全覆蓋，自動灑水，防止混凝土表面干燥，產生表面龜裂。在側墻混凝土內、外側，混凝土澆筑1 d后，松動模板拉桿，從混凝土頂面灑水進入模板和混凝土間的縫隙進行養護，待混凝土強度達到80%后拆模，拆模后立即在外露面覆蓋土工布，并進行灑水養護。為使養護水與混凝土表面溫差≤22℃，養護水采用溫度較高的地表水，嚴禁采用地下水。同時為使混凝土保溫保濕，在養護期間，安排專人負責，確保混凝土表面一直處于濕潤狀態，混凝土養護時間控制在14d以上。

4.3.4.3 避開高溫時段澆筑

夏季上午10∶00-下午5∶00為高溫時段，混凝土澆筑時段安排下午18∶00以后開倉，并加大混凝土入倉強度，控制在次日上午10∶00之前收倉。

5 混凝土溫控監測

一是倉面溫度監測。通過試驗室的試驗員檢測，監理旁站，并認真記錄拌和及制冷系統溫度、倉面溫度。二是混凝土成品溫度監測。混凝土成品溫度監測用圓盤式溫度計，分別測定混凝土成品內外溫度。將感應棒貼在模板外側，土工布內側，測定混凝土表面溫度。混凝土澆筑前在模板預留測溫孔測定混凝土內部溫度。混凝土澆筑完成后，每2 h測定一次混凝土內外溫度，計算混凝土內外溫差。

6 結語

工程大體積混凝土澆筑時段均發生在當地氣溫最高時段，通過在施工中采取溫控措施，采取倉內人造“小氣候”、“二次”法施工工藝等，抑制住混凝土內外溫差過大，避免發生溫度裂縫，達到控制有害裂縫的目標。

（責任編輯：劉長垠 韋詩佳）

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1673-8853(2016)11-0043-02

2016-09-17