大體積混凝土防裂措施在鹽城市大豐區四卯酉閘下移工程中的應用

張羽　常根朋

摘 要：四卯酉閘底板為大體積混凝土，施工中采取包括選擇優質原材料、優化混凝土配合比、澆筑過程裂縫防治、降溫水管布設、加強混凝土養護等多項大體積混凝土防裂措施，底板混凝土未發現裂縫，預防效果良好，為工程整體質量目標實現提供了重要保證。

關鍵詞：大體積混凝土;裂縫預防;降溫水管

1 概述

新建四卯酉閘位于四卯酉老閘下游約4km處，擋潮標準為100年一遇高潮位設計，300年一遇高潮位校核。工程等別為II等，主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級，設計最大過閘流量978m3/s，設計最大日平均流量456m3/s。共設計9孔，單孔凈寬10m，閘室三孔一聯布置。閘室底板分三塊，順水流方向長18m，垂直水流方向寬34.2m，底板厚度1.5m，周邊齒坎厚度達2m，混凝土標號為C40，單塊底板混凝土方量968m3，為標號較高的大體積混凝土，采取混凝土裂縫預防措施是底板施工質量控制的關鍵。

2 大體積混凝土裂縫產生機理分析

水泥水化熱的溫度變化引起溫度變形，溫度變形受到約束產生溫度應力，溫度應力超過抗裂能力產生裂縫。混凝土澆筑完成后受到內外約束力影響，在混凝土的升溫階段，新澆混凝土的體積膨脹，因受到基礎的約束產生受壓的溫度應力，但由于此時混凝土的齡期短，其彈性模量低，因此其受到的應力值很低;而在混凝土的降溫階段新澆混凝土的體積產生收縮，因此受到基礎的約束應力產生的溫度應力為拉應力，當拉應力值超過混凝土的抗裂強度或受拉形變超過其極限拉伸能力時便會產生裂縫。通常混凝土的干燥收縮、收縮應力與溫度應力的疊加，會進一步加劇混凝土的開裂。

3 裂縫預防措施

3.1 選擇合適的原材料

水泥：比表面積不應超過400 m2/kg;粗骨料：含泥量不應大于1%，其中泥塊含量不應大于0.5%，有抗凍要求時含泥量不應大于0.7%，泥塊含量不應大于0.2%;滿足規范要求的基礎上宜選用粒徑較大的粗骨料;細骨料：選用級配穩定的中粗砂，含泥量不應大于3%，其中泥塊含量不應大于1%;外加劑：選用緩凝型高效減水劑其減水率不宜小于18%。工程中所用原材料經專業檢測機構試驗的相關數據：水泥選用江蘇磊達52.5硅酸鹽水泥比表面積322m2/kg;抗凍等級F50底板混凝土粗骨料含泥量0.2%，泥塊含量0%，粒徑5-25mm;細骨料為中砂，含泥量17%，其中泥塊含量0%;外加劑選用HX-FDN-B型聚羧酸高效減水劑和Doublex高抗裂高抗滲復合材料，減水率達到28%。原材料檢測數據均滿足大體積混凝土原材料選用標準。

3.2 大體積混凝土配合比設計

配合比設計應滿足設計與施工要求，并應按照絕熱溫升低、抗裂性能良好的原則通過優化確定，選擇較小的塌落度和砂率，同時宜限制早期強度的發展。本工程選用鹽城市大豐區港豐混凝土制品有限公司生產的商品混凝土，其中底板C40F50混凝土配合比為水泥：水∶砂∶石子∶粉煤灰∶礦粉∶1外加劑∶2外加劑=275kg∶152kg∶720kg∶1036kg∶63kg∶84kg∶9.74kg∶42kg，經專業檢測機構配合比驗證混凝土塌落度160mm，和易性良好，含氣量3.7%，28天標養抗壓強度54.5MPa。

3.3 混凝土澆筑過程中采取措施

四卯酉閘三塊底板澆筑集中在2018年11月份，環境溫度適宜所以對原材料無需采取溫控措施;混凝土分層澆筑共分為5層，在底板支撐鋼筋上用紅色油漆做好分層標記;通過理論計算，由于混凝土內外溫差較大，為確保混凝土不出現有害裂縫，采取內部降溫、外部保溫法來降低混凝土內外溫差的“綜合溫控”施工技術，并輔以測溫等措施。根據本工程實際情況，底板拋石方案操作困難，質量控制不易，因此選用布置冷卻水管通循環水降溫、外部塑料薄膜結合土工布覆蓋的施工方法。

3.4 降溫水管布設及降溫效果

經過計算，混凝土內部中心最高溫度可達到55.63℃，混凝土內外溫差可達33.43℃，而混凝土內外溫差應控制在25℃范圍內，故混凝土內外溫差需降低8.43℃才能滿足要求。考慮到冷卻水對混凝土熱交換的影響及結構自身的尺寸，為能均勻排放水化熱，本工程沿混凝土厚度方向布置1層降溫水管，循環水管取鋼管，直徑3.5cm，壁厚3mm，管道距底板面層為60cm，呈S形布置，同一平面水管水平間距1.2m。冷卻水初始流速控制在2m/h，溫度峰值過后流量減為0.5m/h，溫度峰值前每半天改變一次水流方向，此后每天改變一次水流方向。經過后期溫度監測統計，內部溫度最高值42.3℃小于70℃的最高溫度要求，混凝土內外溫差最大值為20.1℃小于25℃內表溫差要求，溫控措施取得良好效果。

3.5 混凝土養護

混凝土終凝后立即覆蓋一層塑料薄膜，薄膜應搭接，并覆蓋土工布保溫使混凝土不外露，采用降溫水管回流的熱水提高和維持混凝土表面的溫度。根據混凝土內表溫差和降溫速率，及時調整降溫和保溫措施，直至溫差降至安全范圍內。拆模后立即回填土或覆蓋保護，以控制內表溫差，防止混凝士出現早期和中期裂縫。混凝土養護時間不少于14d，混凝土養護安排專人負責，并作好養護記錄。

4 結語

四卯酉閘底板大體積混凝土澆筑，通過采取多項裂縫控制措施及后期的持續監測，截止2019年7月份閘室主體水下驗收注水前，三塊閘室底板未發現任何裂縫，裂縫預防措施達到預期效果，為后期擋潮閘的安全運行提供了保障。同時各參見單位通過本工程施工積累了寶貴的裂縫預防經驗，為今后類似類似工程施工奠定了堅實的基礎。