船閘大體積混凝土裂縫控制施工技術(shù)措施

束榮

摘 要：文章以某船閘項(xiàng)目實(shí)例為研究對象，對船閘混凝土裂縫原因進(jìn)行研究，混凝土裂縫引起原因包含結(jié)構(gòu)配筋不足、混凝土配合不當(dāng)以及澆筑工藝不科學(xué)等多方面問題。同時(shí)，在總結(jié)混凝土裂縫因素的基礎(chǔ)上，對船閘大體積混凝土裂縫控制施工技術(shù)進(jìn)行研究，目的在于提升船閘大體積混凝土質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：船閘工程;大體積混凝土;裂縫控制;施工技術(shù);措施

中圖分類號：U641? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）10-0096-02

大體積混凝土主要是指在一次澆筑施工中，進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸較大部分的澆筑施工。在現(xiàn)代建筑工程的領(lǐng)域中，比如高層建筑工程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、大壩、船閘等領(lǐng)域在施工中，都有大體積混凝土的澆筑施工，這是較為常見的施工技術(shù)。從世界范圍內(nèi)分析可以發(fā)現(xiàn)，各個(gè)國家針對大體積混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸定義是不盡相同的，如日本規(guī)定：將“結(jié)構(gòu)斷面尺寸大于80cm，并且在澆筑過程中水化熱而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外的溫差超過25℃的混凝土結(jié)構(gòu)工程，稱為大體積混凝土”。美國規(guī)定：“任何現(xiàn)場澆筑施工的大體積混凝土結(jié)構(gòu)，斷面尺寸比較大，所以在施工中應(yīng)該采取必要的措施來有效地處理水化熱過大現(xiàn)象，從而可以消除變形的現(xiàn)象，避免其出現(xiàn)開裂問題”，從該規(guī)范中可以發(fā)現(xiàn)，其并未直接規(guī)定結(jié)構(gòu)尺寸。而我國規(guī)范：“混凝土結(jié)構(gòu)尺寸大于1m的結(jié)構(gòu)即為大體積混凝土項(xiàng)目?！备鶕?jù)上述的大體積混凝土的定義分析可以發(fā)現(xiàn)，雖然各個(gè)國家對于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸要求不同，但是對于混凝土內(nèi)外結(jié)構(gòu)溫差所導(dǎo)致的裂縫問題是有共識的，這是因?yàn)樵摬糠謱τ谡麄€(gè)混凝土結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的質(zhì)量問題，甚至?xí)绊懻麄€(gè)項(xiàng)目的安全性。因此，在大體積混凝土施工的過程中，最為主要的方面就是控制內(nèi)外溫差，如果超出規(guī)定要求則會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能出現(xiàn)問題。本文以某船閘底板大體積混凝土結(jié)構(gòu)部分的施工為案例進(jìn)行分析，了解分段分層、溫度控制等技術(shù)，從而消除裂縫問題，提升混凝土工程的質(zhì)量水平。

1工程概況

某船閘項(xiàng)目設(shè)計(jì)為500t級Ⅳ級船閘，結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)為200m×23m×4.0m，單向通過能力可以達(dá)到332×104t。上下結(jié)構(gòu)的底板尺寸為54m×28.8m，厚度2.8m，總方量為43545.6m3。本工程閘首與閘底板結(jié)構(gòu)全部為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，所采用的施工材料強(qiáng)度等級為C25。

2船閘混凝土裂縫原因

2.1結(jié)構(gòu)配筋不足

從閘室結(jié)構(gòu)分析可以發(fā)現(xiàn)，閘墻是一個(gè)寬高的結(jié)構(gòu)形式部件，并且在墻體結(jié)構(gòu)位置上安裝了船槽、系船鉤等結(jié)構(gòu)部件，雖然其在長度方向上都布置了施工縫結(jié)構(gòu)，但是由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了混凝土保護(hù)層厚度較大的情況，此時(shí)鋼筋可以達(dá)到受力條件的需要，而設(shè)計(jì)的過程中沒有充分的考慮到結(jié)構(gòu)鋼筋對于裂縫所產(chǎn)生的抑制效果，進(jìn)而使得有些位置上存在混凝土裂縫的嚴(yán)重問題，給工程的質(zhì)量造成了巨大不良影響。

2.2混凝土配合比不當(dāng)

在有些船閘的項(xiàng)目中，因?yàn)槭┕すに嚮蛘哔|(zhì)量控制存在問題，而導(dǎo)致混凝土塌落度過大、水泥使用量過大而造成水化熱過高、收縮性過大、骨料設(shè)置不合格等問題而出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)裂縫。

2.3澆筑工藝不當(dāng)

有些大體積混凝土應(yīng)該選擇分層澆筑施工方式，如果在施工中其澆筑速度非?？欤聦踊炷猎谟不跗诘倪^程中，就會導(dǎo)致其出現(xiàn)沉降的問題，此時(shí)會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)橫向裂縫的現(xiàn)象，也可能因?yàn)闈仓Y(jié)束之后，與下層澆筑時(shí)間間隔過長，進(jìn)而使得底部結(jié)構(gòu)部分的約束問題而出現(xiàn)裂縫。

2.4混凝土溫度收縮

大體積混凝土在澆筑施工結(jié)束之后，水泥結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生的水化熱反應(yīng)而使得其內(nèi)部溫度過高，夏季內(nèi)部溫度甚至都能夠超過70℃，中心結(jié)構(gòu)的溫度下降速度比較慢，而表面與外部環(huán)境接觸而導(dǎo)致其溫度下降非常快，此時(shí)就會導(dǎo)致內(nèi)外結(jié)構(gòu)中存在較大的溫差，形成了溫度梯度。表面混凝土的收縮應(yīng)力無法限制抗拉作用時(shí)，就會導(dǎo)致表面出現(xiàn)肉眼不可見的收縮裂縫，給混凝土結(jié)構(gòu)性能造成極為不利的影響。

2.5混凝土塑性收縮

混凝土結(jié)構(gòu)在初凝完成之前，由于表面的水分蒸發(fā)量比較大，而內(nèi)部的水分會逐漸地向結(jié)構(gòu)表層發(fā)生偏移，此時(shí)則會導(dǎo)致混凝土在塑性變化的過程中，發(fā)生嚴(yán)重的體積收縮現(xiàn)象?；炷了譄o法及時(shí)輸送到表面結(jié)構(gòu)，或者說水分平移速度難以滿足表面蒸發(fā)的需要，就會導(dǎo)致表面失水速度較快，同時(shí)受到內(nèi)部結(jié)構(gòu)的約束作用，表面就會存在著一系列的塑性收縮裂縫的問題。此外，混凝土結(jié)構(gòu)容易發(fā)生沁水現(xiàn)象，在結(jié)構(gòu)重力的影響之下，導(dǎo)致其固體顆粒向下偏移、向上浮動的情況，在進(jìn)行移動的過程中，也會直接受到骨架與模板的約束作用，此時(shí)結(jié)構(gòu)表面就會出現(xiàn)一定程度的裂縫問題，給整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量帶來不利的影響。

2.6地基不均勻沉陷

船閘底板裂縫問題的存在，究其原因可能是因?yàn)榈鼗Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不均勻沉降問題而導(dǎo)致的，在整個(gè)施工與后續(xù)的使用過程中，會因?yàn)殪o載荷、動載荷的持續(xù)作用而使得裂縫逐漸趨于嚴(yán)重。

3船閘混凝土裂縫控制技術(shù)

綜合分析船閘工程存在裂縫問題的主要形成原因，當(dāng)前我國要從混凝土原材料質(zhì)量控制、配合比參數(shù)確定、溫度控制與施工工藝的角度出發(fā)，從而可以更好地消除或者減輕裂縫的病害問題。在施工中，合理地控制混凝土配合比參數(shù)，有效的環(huán)節(jié)水化熱的問題，消除其收縮病害，可以更好地提升抗拉強(qiáng)度性能;嚴(yán)格控制混凝土材料的入模溫度，可以采用冷卻水的方式對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行降溫，保證內(nèi)外結(jié)構(gòu)的溫差在合理的范圍內(nèi)，以消除裂縫問題;根據(jù)工程的需要采用分層、分段的方式進(jìn)行施工，緩解其約束力的作用。

3.1混凝土材料組成控制

混凝土工程材料會直接影響大體混凝土工程的質(zhì)量，如果材料質(zhì)量出現(xiàn)問題，會直接導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的問題，當(dāng)前我國的船閘工程主要應(yīng)用的是低熱低收縮性能的混凝土材料。在施工過程中，應(yīng)該加強(qiáng)混凝土溫度的控制，在保證其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，要選擇應(yīng)用中低熱水泥材料，可以更好減少材料使用量，同時(shí)需要在混合料中加入一定量的粉煤灰等添加劑，從而可以降低水化熱;對于控制混凝土收縮性能方面，要選擇使用大粒徑的粗骨料，同時(shí)應(yīng)該保證骨料之間達(dá)到緊密布置的情況，有效地降低砂率，最終保證塌落度性能達(dá)到規(guī)定的要求。