鯉魚(yú)洲泵站清水混凝土大體積溫控技術(shù)

黃青云

（廣東水電二局股份有限公司，廣州 511340）

1 引言

大體積混凝土澆筑期間，水泥產(chǎn)生強(qiáng)烈的水化熱作用，釋放熱量迫使混凝土內(nèi)部溫度提高，溫度應(yīng)力增強(qiáng)，在缺乏溫控措施或溫控不合理時(shí)均易出現(xiàn)裂縫，影響混凝土結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性。因此，需明確大體積混凝土施工的特點(diǎn)，采取溫度控制措施，保證大體積混凝土的施工質(zhì)量。

2 工程概況

珠江三角洲水資源配置工程土建施工及機(jī)電安裝A1標(biāo)位于鯉魚(yú)洲島上，重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容包含鯉魚(yú)洲泵站、高位水池、檢修閥井等。主泵房平面尺寸長(zhǎng)為114 m、寬為24 m，屬于半埋式建筑物，建基面高程為-25.30 m，建設(shè)成型后屋頂高程24.3 m。清水混凝土在本工程中取得廣泛應(yīng)用，例如，主泵房蝸殼層底板以上水下墻、梁、柱等部位。

3 混凝土原材料的選取和配合比的設(shè)計(jì)

3.1 原材料的選取

本標(biāo)段的原材料選取情況如下：

1）通用硅酸鹽水泥，即28 d抗壓強(qiáng)度為52.1 MPa的P·O 42.5R水泥。

2）粗骨料采用粒徑為5～20 mm、20～40 mm的級(jí)配碎石，含泥量為0.6%；細(xì)集料采用河沙中砂，含泥量為1.1%，細(xì)度模數(shù)為2.7。

3）粉煤灰選用F類(lèi)Ⅱ粉煤灰，依據(jù)DL/T 5055—2007《水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范取用，保證粉煤灰用量的合理性[1]。

3.2 配合比的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)混凝土的配合比從如下幾方面著手：

1）拌和用水量不超過(guò)170 kg/m3，水中不含有影響混凝土性能的雜物。

2）二級(jí)配混凝土，28 d最大絕熱溫升為38.9℃，具體的最大絕熱溫升檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 絕熱溫升測(cè)試結(jié)果

3）水膠比為0.47，粉煤灰按20%的摻量取用，不超過(guò)膠凝材料總量的30%。

4）砂率控制區(qū)間為35%～45%。

4 混凝土澆筑階段的溫度控制

4.1 澆筑要求

1）混凝土一次直接入倉(cāng)，避免漏漿、離析。混凝土澆筑后，對(duì)表面采取防護(hù)措施，以免受外部環(huán)境的干擾而出現(xiàn)異常。在施工縫表面新澆筑混凝土前，先用水清理附著的雜物，用水潤(rùn)濕，使表面保持潮濕狀態(tài)，但不可產(chǎn)生流動(dòng)水。

2）在確認(rèn)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作均完成后，正式進(jìn)入澆筑環(huán)節(jié)，遵循連續(xù)澆筑的原則。以平鋪法或臺(tái)階法澆筑混凝土，分層有序推進(jìn)；加強(qiáng)對(duì)各層澆筑厚度、平整度、密實(shí)度的控制，逐層把控施工質(zhì)量。在臺(tái)階法施工方式下，根據(jù)澆筑能力和振搗能力控制臺(tái)階的寬度和高度，通常寬度不少于2 m。在廊道、壓力管道、孔道等周邊澆筑混凝土?xí)r，對(duì)稱均勻向上有序澆筑。

3）混凝土入倉(cāng)后隨即平倉(cāng)振搗，待混凝土面泛漿、粗骨料無(wú)顯著下沉?xí)r，結(jié)束振搗。均勻分布各振搗點(diǎn)，對(duì)混凝土做全面的振搗。振搗器與模板的垂直距離不少于有效作業(yè)半徑的0.5倍，振搗過(guò)程中禁止設(shè)備碰觸鋼筋及各類(lèi)構(gòu)件。兩次卸料產(chǎn)生的接觸部位偏薄弱，需加強(qiáng)振搗，局部存在預(yù)埋件時(shí)精細(xì)化振搗[2]。

4）混凝土的和易性較差時(shí)，加強(qiáng)振搗，禁止采取向倉(cāng)內(nèi)加水的調(diào)節(jié)方法；倉(cāng)內(nèi)混凝土泌水時(shí)，盡快清理干凈。

4.2 混凝土分層澆筑

1）泵站底板齒槽塊縱長(zhǎng)18.32 m、寬24～39.50 m、厚3.10 m，混凝土澆筑時(shí)間恰逢溫度較高的8月，易由于溫度控制不到位而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部劇烈升溫。為此，將此段底板混凝土施工劃分為2層，第一、二層的厚度分別為1 m、2.1 m，有序施工各層；為強(qiáng)化溫度控制效果，于層內(nèi)埋設(shè)冷卻水管。

2）底板平層縱長(zhǎng)為22.2 m、寬為24～39.50 m、厚為4.10 m，縱橫不分縫，分1.50 m和2.60 m兩層施工，層內(nèi)埋設(shè)冷卻水管，通入冷水后抑制混凝土溫度的升高。

3）蝸殼墩縱長(zhǎng)3.4 m、寬24 m、厚5.3 m，不采取分縫措施，分層厚度控制在1～3m，逐層有序施工。考慮到四邊對(duì)二期混凝土的約束作用，采用微膨脹混凝土進(jìn)行施工。

4）水下墻縱長(zhǎng)為35.50 m、橫寬為36.50 m、厚為2 m，底板存在的約束作用影響到長(zhǎng)寬方向的正常收縮，因此設(shè)后澆帶，但由于樓板的限制，后澆帶施工難以順利進(jìn)行。為此，對(duì)混凝土澆筑順序做出調(diào)整，安排在11月澆筑水下墻混凝土，該月平均氣溫為23℃，混凝土的溫度控制要求較低，采取溫控措施后可取得較好的溫度控制效果。

5 安裝冷卻水管控制大體積混凝土的溫度

大體積混凝土的澆筑方量大，由于水泥的劇烈水化熱作用，內(nèi)部溫度大幅升高，混凝土易由于溫度應(yīng)力過(guò)強(qiáng)而產(chǎn)生裂縫。為此，于大體積混凝土中埋設(shè)循環(huán)水管，通入循環(huán)水降溫；對(duì)冷卻水的流量做靈活調(diào)節(jié)，限制水泥水化熱的疊加，確保混凝土內(nèi)部雖然有溫度升高的跡象但溫度始終穩(wěn)定在許可范圍內(nèi)。

5.1 底板的冷卻水管

5.1.1 管材配置及質(zhì)量控制

冷卻水管采用內(nèi)徑28.00 mm、外徑32.00 mm、壁厚2.00 mm的HDPE塑料管，管道無(wú)變形、裂縫、扭曲等異常狀況時(shí)方可使用，管道的尺寸和數(shù)量均要滿足要求。在確定冷卻水管后，根據(jù)管道規(guī)格適配彎頭。

5.1.2 冷卻水管通水試驗(yàn)

在底板混凝土澆筑前布設(shè)冷卻水管，通水檢驗(yàn)應(yīng)用效果：于進(jìn)水口注水，待水從出水口流出后，檢查管道主體、管道接頭部位是否有彎曲、受損、滲漏等問(wèn)題。持續(xù)通水10 min，全程水流需順暢；達(dá)到時(shí)間要求后，變換水流方向并再次檢驗(yàn)，若各方面均無(wú)誤，可結(jié)束通水試驗(yàn)。

混凝土澆筑、振搗具有擾動(dòng)性，易導(dǎo)致冷卻水管變形、受損，因此澆搗時(shí)需加強(qiáng)防護(hù)。若發(fā)現(xiàn)管道扭曲變形，隨即將異常部位割除，用接頭緊密連接；混凝土澆筑振搗過(guò)程中發(fā)現(xiàn)接頭漏水時(shí)，用防水膠帶止水，處理效果欠佳的，以更換接頭的方式加以處理。

5.1.3 測(cè)溫部位的選擇及溫度計(jì)的預(yù)埋

向底板內(nèi)按10.0 m×10.0 m網(wǎng)格點(diǎn)的方式埋設(shè)溫度計(jì)，用于測(cè)定距底板底面0.05 m（內(nèi)部點(diǎn)）、底板厚度中心位置（中間點(diǎn)）、距混凝土表面0.05 m（表面點(diǎn)）的溫度，根據(jù)各部位的實(shí)測(cè)溫度及溫度的差異判斷溫度控制效果。

5.1.4 通水冷卻

底板混凝土澆筑后，通水降低混凝土的溫度。水溫控制在20～25℃，流量20～40 L/min，通水過(guò)程中計(jì)時(shí)，每24 h變換1次水流方向，按該方法持續(xù)通水10～15 d，待混凝土的內(nèi)外部溫差在20℃以內(nèi)且無(wú)其他異常狀況時(shí)，結(jié)束通水。若過(guò)量通水，將由于溫度異常下降而導(dǎo)致混凝土中的水泥無(wú)法正常水化熱。通水時(shí)，根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)通水參數(shù)，避免混凝土由于通水不足而異常升溫或通水過(guò)量而大幅降溫[3]。

5.1.5 冷卻水管灌漿封堵

通水冷卻結(jié)束后，制備0.5∶1的水泥砂漿用于封堵冷卻水管。敞開(kāi)回漿管，由進(jìn)漿管進(jìn)漿，以漿趕水，逐步將殘留在冷卻管內(nèi)的水排出，待回漿管中漿液的濃度達(dá)到0.5∶1時(shí)，將回漿管扎死，以純壓式的方法繼續(xù)注漿封堵，直至不再繼續(xù)進(jìn)漿為止。

5.2 混凝土的冷卻要求

1）通水冷卻的作用在于抑制水泥水化熱導(dǎo)致的溫度異常升高現(xiàn)象，將混凝土的最高溫度穩(wěn)定在合理的區(qū)間內(nèi)，避免由于內(nèi)外部溫度過(guò)大而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

2）混凝土澆筑前安排通水檢查，判斷冷卻水管的水流暢通程度、接頭的嚴(yán)密程度等，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后隨即處理，保證混凝土澆筑時(shí)冷卻水管可得到有效應(yīng)用。

3）混凝土澆筑和振搗時(shí)加強(qiáng)防護(hù)，避免冷卻水管移位、受損，若確實(shí)存在前述問(wèn)題，隨即暫停混凝土澆筑，采取修復(fù)措施。

4）混凝土澆筑至冷卻水管一個(gè)埋管段結(jié)束后，通水冷卻，按照此方法有序完成各段的混凝土施工。水流方向每24 h更換一次，通水時(shí)的水溫、時(shí)間、流量根據(jù)施工部位而定，具體如表2所示。

表2 通水冷卻方案

6 混凝土的養(yǎng)護(hù)控制

1）混凝土澆筑后、初凝前，采取噴霧養(yǎng)護(hù)或保溫覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)措施。

2）連續(xù)保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間不短于28 d，養(yǎng)護(hù)全程加強(qiáng)對(duì)混凝土的觀察，確保混凝土表面始終保持濕潤(rùn)狀態(tài)。養(yǎng)護(hù)過(guò)程中加強(qiáng)防護(hù)，避免撞擊或由于其他外部因素的影響而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)異常。

3）養(yǎng)護(hù)用水的水溫在18℃以上為宜，但不可選用溫度過(guò)高的養(yǎng)護(hù)用水，否則混凝土的溫度易失衡。養(yǎng)護(hù)用水必須保持潔凈，不可含有影響混凝土性能的雜質(zhì)。

4）拆模前和拆模過(guò)程中，模板與混凝土表面需保持濕潤(rùn)狀態(tài)。水養(yǎng)護(hù)時(shí)間安排在模板拆除后。

5）溫度是大體積混凝土養(yǎng)護(hù)期間的重點(diǎn)控制指標(biāo)，養(yǎng)護(hù)階段每隔2 h檢查一次，判斷混凝土的溫度是否存在異常，環(huán)境溫度偏高時(shí)縮短檢查的間隔時(shí)間，動(dòng)態(tài)反饋養(yǎng)護(hù)檢查結(jié)果，視實(shí)際情況采取溫度控制措施。混凝土有異常發(fā)展跡象時(shí)，結(jié)合現(xiàn)狀調(diào)整養(yǎng)護(hù)方法。養(yǎng)護(hù)階段的混凝土質(zhì)量檢查需著重考慮如下幾方面：混凝土表面是否濕潤(rùn)、是否有發(fā)白現(xiàn)象以及存在發(fā)白現(xiàn)象時(shí)的具體面積、倉(cāng)內(nèi)水管的供水狀況、流水養(yǎng)護(hù)的流水狀況、旋轉(zhuǎn)噴頭的噴水狀態(tài)等，集多方面信息于一體，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)混凝土的養(yǎng)護(hù)效果。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，大體積混凝土施工時(shí)，只要施工方法得當(dāng)，采取正確的溫控措施，完全可以確保混凝土在澆灌的過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生裂縫，本文結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)大體積混凝土溫控技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，保證了泵站底板的質(zhì)量，為接下來(lái)的工序提供了有利條件，為建筑工程提供穩(wěn)固的基礎(chǔ)保障。