船閘大體積砼溫度裂縫處理措施

高翔成

摘 要：在船閘工程項目施工過程中，大體積混凝土結構是一比較常見的結構類型。如果施工過程中采取的施工措施不合理，很容易導致大體積混凝土產生溫度收縮裂縫。本文結合實際案例，分析了大體積混凝土溫度裂縫產生的原因，然后對大體積砼溫度裂縫的預防措施和處理措施進行了探討。

關鍵詞：船閘 大體積混凝土 裂縫 溫度監測

1.工程概況

大路李船閘是沙潁河大路李樞紐的通航建筑物，船閘為Ⅳ級，可通行一頂二駁500t船隊，閘室有效尺度為120×12×3.2m。船閘水工工程建設內容包括船閘主體、引航道及導航建筑物、連接段、進場道路及公路橋等部分。項目位于沙潁河大堤內，施工期應對工程施工的防汛工作有充分的認識，并做好相關工作，施工期間要確保基坑安全，確保工程的順利實施。施工渡汛方案應書面報監理人批準。在施工期間，如因洪水而必須提高防汛標準，應采取必要措施，保證防洪設施滿足安全渡汛要求，在船閘工程施工過程中，需要重點做好大體積混凝土溫度裂縫的處理措施。

2.裂縫形成的原因

（1）外界溫度環境。外界溫度環境和混凝土澆筑溫度之間有著非常大的聯系。因為大體積砼體積比較大，內部熱量不易散出，內部溫度最高可能會達到80℃以上，而且會持續比較長的時間，如果外界環境溫度較低，那么會進一步加劇混凝土溫度拉應力，當拉應力高于極限抗拉強度時就會產生裂縫。

（2）約束應力和混凝土收縮。混凝土水泥水化作用會導致水分流失，使混凝土出現收縮的情況。由于混凝土成型初期，水泥水化作用會減少混凝土結構中凝膠孔中水的含量，繼而降低了水泥漿體的絕對體積。例如，在進行閘室墻的墻身施工時，對閘室倒角和底板分兩次進行澆筑。在澆筑閘室倒角后，閘室底板會對閘室倒角的收縮產生約束。混凝土澆筑初期溫度升高時，受約束面的限制，膨脹變形后會產生壓應力，因為混凝土應力松弛比較大、彈性模量有限，和基礎連接不緊密，進而致使壓應力過大。當溫度降低時就會產生比較大的拉應力，當強度超過了抗拉強度將會形成垂直裂縫現象。

3.溫度裂縫預防措施

3.1原材料的控制

在船閘大體積混凝土結構施工過程中，粗細骨料、水泥、外加劑、摻和料等材料進行選擇時，需要根據工程建設的相關技術要求進行合理的選擇。一般水泥要選擇等級比較高的，從而降低水化熱產生的熱量。細骨料要選擇級配良好、平均粒徑比較大、細度模數在2.6～2.8的中粗砂，從而減少水泥使用量，降低水化熱量。粗骨料要盡量選擇質量佳、顆粒直徑大、級配良好的石子。外加劑要選擇和降低水化熱，延緩凝結速度的材料。

3.2砼內部降溫措施

（1）側墻下段和閘室底板溫度裂縫控制。船閘側墻下段和閘室底板處的厚度一般來說較大，為大體積混凝土施工。為了使混凝土水化熱溫度降低，因此，本工程在進行閘室底板和側墻下段大體積砼的澆筑施工時，使用Φ50的鋼管，彎制成S形，將冷卻水源和鋼管一端相連接。澆筑好混凝土后馬上在鋼管中通入冷水進行循環，進而消散掉混凝土內部產生的熱量，避免混凝土內部溫度過高。降溫管布置示意圖見圖1。此外，在側墻段也布設了冷卻水管，降低混凝土水化。

（2）下閘首底板。船閘下閘首底板厚，為大體積混凝土結構。為了避免出現溫度裂縫，設計使用水冷卻措進行控制。粉筆在下閘首底板布置了兩層冷卻水管，下層水管距離板底1m左右，上層管網距離板上部0.9m，兩層管網的上下間隔距離保持在0.9m，利用立管將上層管網和下層管網連通，通過定期對進出水方向進行調整來保持混凝土內部問題平衡。

（3）閘首空箱交叉位置。閘首空箱交叉位置使用內部布設冷卻鋼管的方式來降低混凝土內部溫度，根據閘首空箱交叉位置的混凝土結構體積，選擇從下自上的順序布置冷卻鋼管。為了確保混凝土內部均勻降溫，采用多根鋼管在內部平行布置。

3.3測量水化熱溫升

為了更進一步了解混凝土內部溫度的變化情況，了解各個施工階段混凝土內部溫度差的變化規律，降低混凝土裂縫出現的概率，本工程組建了測溫小組，分別在混凝土各個位置布置測溫點，測定混凝土澆筑過程中溫度的變化情況。在夏季或冬季進行混凝土作業時，要認真檢測拌和使用的水、黃砂、石子的溫度，采取相應的升溫或降溫措施。

3.4混凝土施工過程中溫度監測

在混凝土澆筑過程中，在底板中心沿短邊和長邊布置測點，測點之間的間隔距離保持在3～4m，各個測點根據位置不同分別布置了1～3個測孔，其中a測孔距離混凝土表面0.1m，b測孔超出底板底標高0.1m，c測孔布置在底板中部。混凝土澆筑之前，先提前將測溫孔管放到底板中，并超出底板頂部0.1m，固定到底板鋼筋上，使用海綿對上口進行臨時封堵，下口則使用鋼板封死。以免在澆筑混凝土過程中，有砂漿流到鋼管中。在峰值出現之前，每兩個小時觀測一次，峰值出現后每4h觀測一次。隨著溫度變化不斷降低，每天觀測兩次。持續測溫十天后即可終止。

3.5混凝土保濕、保溫措施

在大體積混凝土施工過程中，表面的保濕、保溫是非常關鍵的一個環節。通過采取合理的保溫措施，一方面可以降低混凝土表面溫度梯度，減少表面熱量的擴散量，從而防止混凝土出現溫度裂縫。二是可以適當延長散熱時間，可以充分發揮出混凝土松弛特性和強度特性，提高混凝土的抗拉強度，進而防止大體積混凝土產生貫穿裂縫。而對混凝土表面進行保濕處理一方面可以防止混凝土硬化期間因脫水而產生干縮裂縫，此外有助于保持水泥水化作用順利開展，使混凝土早期抗拉強度得以提升。本工程在施工過程中，氣溫比較低時，會使用兩層土工布覆蓋到運輸車輛上，混凝土拖泵使用兩層土工布進行捆綁保溫。澆筑完成后使用草帶或麻袋覆蓋到水平面層進行保溫，立面層和側面層使用雙層土工布進行保溫。澆筑過程中對倉面澆筑覆蓋面的暴露時間進行嚴格控制，倉面收倉后立即使用土工布加一層麻袋的方法進行保溫。重點做好結構上應力比較集中或結構異變位置的保溫工作，新老混凝土結合處的保溫范圍要求超過施工縫1.5m。保溫材料安裝時，要求統一鋪設，并盡量做到美觀、整齊。土工布和麻袋使用細鉛絲縫扎密實。

4.溫度裂縫處理措施

當船閘大體積混凝土出現裂縫時一般采用下述幾種方法進行處理：

（1）壓力灌漿法。對于影響結構整體性或防滲性的裂縫，一般采用壓力灌漿法進行處理，通過使用壓漿設備徑漿液注入到裂縫中達到修補裂縫的目的。船閘工程中通常采用低壓注漿的方法對裂縫進行修補，注漿材料為改性環氧漿材。

（2）表面修補法。對于一些細淺裂縫、不伸縮的裂縫以及不漏水的裂縫一般使用表面修補法進行修補。而對于大面積漏水防滲修補時，為了避免繼續開裂影響混凝土結構，可采用表面粘貼玻璃纖維布的方法來達到修補的目的。

（3）填充法進行修補。對于一些寬度比較大的裂縫，可以采用費用相對較低，作業更加簡單的填充法進行修補。

5.結論

綜上所述，本工程通過采用上述方法對船閘大體積混凝土的內外溫差和溫度應力進行了有效的控制，降低了溫度變化而產生的拉應力，使混凝土內部變化對結構應力產生的影響得到了改善，工程施工后只出現了少量的裂縫，對裂縫進行處理后沒有繼續發展，施工質量達到了預期要求，取得了良好的控制效果。

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