大體積塊石混凝土溫度裂縫控制措施

◎ 張通 浙江海洋工程有限公司

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大體積塊石混凝土溫度裂縫控制措施

◎ 張通 浙江海洋工程有限公司

隨著我國對內(nèi)河水運(yùn)的加大投入，內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展已成為國家戰(zhàn)略，內(nèi)河水運(yùn)在發(fā)展中將同時面臨機(jī)遇與挑戰(zhàn)。內(nèi)河的中、小碼頭也迎來了發(fā)展機(jī)遇，該類碼頭普遍采用重力式碼頭結(jié)構(gòu)形式，墻身采用大體積混凝土。為節(jié)省材料和降低大體積混凝土水化熱，墻身內(nèi)部埋設(shè)塊石，形成塊石混凝土。墻身是重力式碼頭實現(xiàn)船舶靠泊的主要構(gòu)件，墻身質(zhì)量直接關(guān)系到碼頭使用耐久性的問題。因此，本文將結(jié)合嘉興某項目的大體積塊石混凝土施工經(jīng)驗，對施工工藝進(jìn)行探討，以期為今后的大體積塊石混凝土施工提供一定的參考。

大體積混凝土 溫度裂縫 預(yù)防措施

1.工程概況

嘉興內(nèi)河港海寧港區(qū)尖山碼頭工程位于尖山新區(qū)錢江村，距硤尖線航道末端177m處。本工程利用原河道兩側(cè)布置15個300噸級泊位（水工結(jié)構(gòu)按500噸級船舶設(shè)計），碼頭為重力式結(jié)構(gòu)，底板上方澆注高5.9m的C30塊石混凝土墻身，墻后進(jìn)行拋石棱體和回填。墻身分三次澆注，第一層澆注高度為1.95m，底寬3.43m，上寬3.235m，計算砼方量97.5m3，第二層澆注高度為1.95m，底寬3.235m，上寬3.04m，計算砼方量91.8m3，第三層澆注高度2m，底寬1.1m，計算砼方量33m3。塊石含量20％。

2.溫度裂縫成因分析

大體積混凝土在澆注完成后，由于水化熱的作用，混凝土內(nèi)部升溫較快，而混凝土表面散熱較快，以此使混凝土內(nèi)外溫度出現(xiàn)較大差異而產(chǎn)生一定的壓應(yīng)力，以及外部拉應(yīng)力，從而大幅降低混凝土的抗拉強(qiáng)度。當(dāng)溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力大大高于混凝土極限抗拉強(qiáng)度時，便會造成混凝土表面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。因此，溫度控制是關(guān)鍵。

3.溫度裂縫控制措施

3.1溫控標(biāo)準(zhǔn)

混凝土溫度控制的原則是：①控制混凝土表面和氣溫之間的差異，同時，降低混凝土中心和新老混凝土以及表面之間的溫度差；②盡可能的推遲最高溫度出現(xiàn)時間，減慢混凝土的溫升；③降低降溫速率。綜合考慮混凝土內(nèi)部溫度、混凝土配合比、約束情況、結(jié)構(gòu)尺寸、以及氣溫（季節(jié)）等各因素，來確定溫度控制的方法和制度。結(jié)合本工程的實際情況，其溫控標(biāo)準(zhǔn)制定為：

砼澆筑溫度：

夏季控制在30℃以內(nèi)，冬季控制在20℃以內(nèi)。

混凝土最大降溫速率不能超過2.0℃/d；

最大內(nèi)表溫差及相鄰塊溫差不能超過20℃ ；

冬季混凝土表面溫度與氣溫的差異不能小于20℃；

混凝土表面養(yǎng)護(hù)水溫度與混凝土表面溫差不能超過15℃。

3.2現(xiàn)場溫度控制方法

在大體積混凝土施工過程中，要有效控制整個施工過程中混凝土的運(yùn)輸、振搗、拌和、澆筑、養(yǎng)護(hù)以及保溫，同時還要嚴(yán)格控制混凝土的原材料選擇和配比設(shè)計，下面是具體措施：

（1）選擇原材料和混凝土配合比設(shè)計。按照如下原則配制混凝土，來提高混凝土的抗裂性能、抗侵蝕性以及穩(wěn)定性。①選用的骨料要粒形良好、潔凈、且堅固耐久、級配合格；②減少單方混凝土中膠凝材料及硅酸鹽水泥的使用量；③使用性能優(yōu)良的高效減水劑，以減少拌和水使用量；④最好使用低水化熱的和含堿性量低的水泥，禁止使用C3A含量較高的水泥、早強(qiáng)水泥；

（2）材料的堆放。夏季施工時，材料堆放場地采取遮陽措施，并保持通風(fēng)，取料時從底層取，采取措施降低骨料的溫度。

（3）混凝土攪拌。為保證質(zhì)量，混凝土在工地攪拌站進(jìn)行集中拌制。拌合前需測定骨料含水量，根據(jù)實際工況調(diào)整施工配合比?；炷翑嚢璋磁淞蠁闻淞希炷恋慕M成材料必須進(jìn)行稱量，稱量使用的各種衡器必須進(jìn)行標(biāo)定，且定期進(jìn)行檢查。每一工作班正式稱量前，應(yīng)對稱量系統(tǒng)進(jìn)行零點校準(zhǔn)。夏季施工時，為降低混凝土的澆筑溫度，采用冰水拌制。攪拌時間不得少于規(guī)范規(guī)定時間。

（4）混凝土的運(yùn)輸。根據(jù)實際工況，采用2臺混凝土攪拌車進(jìn)行運(yùn)輸。在使用運(yùn)輸車之前進(jìn)行噴水濕潤，但不能有積水存留。在運(yùn)輸混凝土過程中，防止出現(xiàn)離析、漏漿、沁水和坍落度損失較大的現(xiàn)象。運(yùn)至現(xiàn)場后，如發(fā)生以上現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行二次拌制。二次拌制時，不得任意加水，必要時可同時加水和膠凝材料，保持水灰比不變。若采用自卸車運(yùn)輸，混凝土在運(yùn)輸過程中要遮陽措施，防止混凝土暴曬。

（5）混凝土的澆筑。為有效制混凝土裂縫，需降低混凝土的澆筑溫度。與入模溫度低的溫升值相比，一樣的混凝土，入模溫度高的要高很多。根據(jù)氣溫的變化，應(yīng)適時調(diào)整混凝土的入模溫度。在冬天要控制在5℃以上，夏天控制在28℃以下。在混凝土澆筑之前，通過對砂、水、石、粉煤灰、水泥的溫度進(jìn)行測量，可大概計算出澆筑溫度。如果澆筑溫度不符合要求，應(yīng)采取有效相措施進(jìn)行調(diào)整。

①夏天，可通過以下方法降低混凝土入倉溫度：在施工前應(yīng)充分冷卻水泥，使其溫度在50℃以下。用草袋遮擋混凝土輸送管，并進(jìn)行灑水降溫，以降低混凝土在運(yùn)輸和澆筑過程中的溫度。當(dāng)氣溫高于入倉溫度時，應(yīng)加快運(yùn)輸和入倉速度。防止陽光直射模板和新澆筑混凝土，盡可能在晚上進(jìn)行澆筑施工，以將入模前的模板和周圍的局部氣溫控制在35℃以下。當(dāng)澆筑溫度超過28℃，及時使用拌和水加冰的方法。在混凝土升溫階段，采取灑水降溫、防止暴曬等措施，及時冷卻模板及混凝土表面，以降低其溫度。

②冬季進(jìn)行施工時，由于氣溫較低，需在運(yùn)輸過程采取保溫措施，同時采取拌和水加熱的方法，避免混凝土受凍。

（6）埋設(shè)塊石。塊石形狀應(yīng)大致方正，最長邊與最短邊之比不應(yīng)大于2。若有顯著風(fēng)化跡象、裂縫夾泥砂層、片狀體或強(qiáng)度低于設(shè)計和規(guī)范要求的，均不得使用。塊石距混凝土結(jié)構(gòu)物表面的距離：無抗凍性要求時，不小于100mm或混凝土粗骨料粒徑的2倍，有抗凍性要求時，不小于300mm。塊石應(yīng)立放在新澆筑的混凝土層上，并被混凝土充分包裹。埋放前應(yīng)沖洗干凈并保持濕潤。塊石與塊石之間的凈距不得小于100mm或混凝土粗骨料最大粒徑的2倍。澆筑過程中每層混凝土攤鋪厚度控制在300～500mm，在每層混凝土面上按規(guī)定間距埋設(shè)塊石。

（7）控制混凝土澆筑間歇期、分層厚度。有效控制各層混凝土澆筑間歇時間，一般在7天左右，最長不能大于10天。在施工中，要盡量連續(xù)、薄層施工，以有效減小老混凝土的約束。如果由事故造成長時間斷工，應(yīng)結(jié)合實際情況在充分驗算的基礎(chǔ)上，適當(dāng)調(diào)整上層混凝土層厚度。在進(jìn)行施工縫處混凝土澆筑時，混凝土抗壓強(qiáng)度應(yīng)在1.2Mpa以上。對混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理，并將軟弱混凝土層、水泥薄膜以及松動石子清除掉。澆筑新混凝土前，應(yīng)先用水充分潤濕水平縫老混凝土表面，達(dá)到飽和面干，低洼處不得留有積水。

（8）內(nèi)表溫差控制。大體積混凝土在水化放熱過程中，溫度會大幅上升，因此，需采取模板灑水等措施，對其進(jìn)行降溫、散熱。在混凝土在降溫過程中，為降低降溫速度，采取覆蓋等保溫措施。

混凝土在降溫過程中，如遇到強(qiáng)烈的冷空氣時，在內(nèi)外溫差超過25℃時，需采取保溫措施，及時養(yǎng)護(hù)。具體操作：將麻袋（土工布）外包一層彩條布掛在混凝土側(cè)面，以起到保溫作用，并將拆模時間適當(dāng)延長。在拆模時，為防止突然接觸空氣而因降溫過快造成混凝土出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，應(yīng)綜合考慮混凝土強(qiáng)度，以及混凝土的溫度與外界氣溫的差異。拆模后，涂刷養(yǎng)護(hù)液，并及時采取保溫措施。

（9）養(yǎng)護(hù)?；炷琉B(yǎng)護(hù)包括兩個因素，一是濕度，一是溫度。施工養(yǎng)護(hù)過程中的溫度和濕度養(yǎng)護(hù)，直接影響著結(jié)構(gòu)表層混凝土的抗裂性和耐久性。濕養(yǎng)護(hù)不足是現(xiàn)在建筑行業(yè)內(nèi)普遍存在的問題，這一問題嚴(yán)重的影響著混凝土質(zhì)量。我們應(yīng)根據(jù)混凝土的材料特性，以及實際的施工情況，合理確定濕養(yǎng)護(hù)時間。如果混凝土水膠比較低，且有摻用摻和料，更需及時進(jìn)行潮濕養(yǎng)護(hù)，同時有效控制混凝土的溫度變化。根據(jù)不同的季節(jié)，采取相應(yīng)的保溫和散熱措施，以將混凝土內(nèi)表溫差及氣溫與混凝土表面的溫差控制在要求的范圍內(nèi)。

圖1　混凝土養(yǎng)護(hù)

4.結(jié)語

隨著建設(shè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，大體積混凝土在港口、水利等工程中不斷被應(yīng)用，對大體積混凝土的質(zhì)量控制技術(shù)也越來越成熟。作為施工技術(shù)人員，要充分掌握大體積混凝土的施工工藝、質(zhì)量控制等技術(shù)，切合實際，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，提高施工質(zhì)量，促使港口工程在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的積極作用得到充分發(fā)揮。

［1］水運(yùn)工程大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)規(guī)程（JTS202-1-2010）.

［2］水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范（JTS202-2011）.

［3］劉鵬.混凝土溫度裂縫的成因及控制［J］.山西建筑.2013（34）.