船閘混凝土溫控防裂施工技術分析

宋金峰

摘要：隨著國民經濟發展水平的不斷提高，水運工程的建設數量和規模也在逐漸的擴大，其中船閘作為水運工程中的重要組成部分，也發揮著重要的作用。在船閘施工時需要用到大量的混凝土。由于受到外界因素的影響，若混凝土所承受的溫度應力超過了其自身的抗拉強度，就會導致裂縫出現在混凝土結構中。本文主要對混凝土溫控防裂技術在船閘施工中的應用進行了分析，以期為具體的施工操作行為提供理論指導。

關鍵詞：船閘；混凝土溫控防裂；施工技術

船閘混凝土屬于非均質材料，由于受到外界因素的影響可能會出現溫度裂縫，所謂的溫度裂縫是指混凝土結構物在外界荷載作用下而出現的裂縫，導致這種裂縫出現的原因是多方面的，主要包括溫度、不均勻沉降等。混凝土裂縫的產生會使得船閘的穩定性受到影響。如果不及時采取相應的防控和修復措施，將導致在船閘工程中存在一定的安全隱患。根據《混凝土結構設計規范》中的規定，如果在混凝土構件中的裂縫超過了0.2-0.3mm，會出現較為嚴重的滲水情況，必須要對裂縫進行灌漿處理，確保混凝土的強度和穩定性能能滿足施工的要求。在船閘施工中，混凝土溫控防裂施工技術的應用，能夠實現對混凝土溫度的檢測和控制，將施工過程中混凝土的溫度控制在標準之內，避免出現溫度應力超過混凝土最大抗拉強度，使混凝土構件的防滲性能和承載能力受到影響。

1工程案例

某船閘工程距離下河口45km，擬將其規劃為Ⅳ級標準的航道，將船閘的年通航能力設計為400萬噸，按照相應的標準和要求來開展施工作業，根據實際的地質情況在閘首處設計為鋼筋砼機構，上閘首的規格尺寸為長20m，寬24m。經由技術人員對施工現場的勘測，船閘工程的施工條件相對良好，周邊緊鄰公路工程，為施工材料的運輸提供了極大的便利。施工范圍內的地勢無太大的起伏，整體地勢平坦，經測量得出地表的標高在23-25m之間。根據施工《水工混凝土施工規范》和方案設計的要求，將混凝土構件的內外溫度差值確定為25℃以下，基面和底面的溫差保持在20℃以內，如果在實際的施工過程中超出了這一范圍，就需要及時采取相應的處理措施，防止在混凝土構件中出現裂縫，影響船閘工程的穩定性能。

2船閘混凝土產生裂縫的原因

2.1水泥水熱化因素的影響

在船閘混凝土施工時，水泥材料在水化的過程中由于其中一系列的物理反應，需要釋放出一定的熱量，但是受到外部斷面的影響，所產生的熱量不能及時地釋放出去，使得混凝土構件內部的溫度不斷的上升。在此過程中混凝土的配合比是影響溫度變化的重要因素，原材料的用量不同，水熱化所釋放出來的熱量也存在差異。一般情況下，水泥混凝土的導熱性能比較差，且隨著混凝土固結強度的增加，對內部溫度變化的反應能力也在不斷地增強，如果溫度應力的變化范圍超過了混凝土所能承擔的最大抗拉強度，就會導致混凝土表面出現裂縫。

2.2外界氣溫變化

船閘混凝土在施工的過程中，其質量也會受到外界因素的影響。一般船閘工程的施工周期相對來說比較長，因此可能會出現較為明顯的溫度變化情況，混凝土內部的溫度由多種元素組成，外界溫度與混凝土構件的溫度成正比例關系，如果外界溫度突然下降，那么所形成溫差就會導致溫度應力的出現，且溫度應力隨著溫差的變化而逐漸的增大，待溫度應力達到一定的數值之后就會出現混泥土裂縫。因此在施工的過程中應嚴格控制內外溫差值的大小，一旦溫差超過設計方案要求的范圍，應及時采取相應的處理措施。

2.3約束條件的變化

約束條件是指外界的因素件會阻礙混凝土結構在固結的過程中產生的形變，一般情況下混泥土的變形值的計算方式為s=△T*a（其中T為溫差，a為溫度膨脹系數），如果混凝土變形所產生的張力超過了其自身所能夠承擔的最大拉伸至，就會導致裂縫的出現。在具體的施工操作時應對約束條件的變化加以重視，將溫度差控制在合理的范圍之內。

2.4混凝土的收縮變形

在船閘混凝土固結的過程中，由于材料之間存在縫隙和水分，會出現一定的收縮與裂縫變形現象，會導致混凝土的性質受到影響。但是混凝土的收縮時間相對來說比較長，它是一個緩慢的過程，其中具體的收縮系數與齡期的關系如表1所示。

在船閘混凝土固結的過程中，收縮變形的情況根據實際條件也會有所差異。自由收縮主要是在固結時化學作用引起的，其變形值也具有不確定性。塑性收縮一般發生在混泥土澆筑完成的初期，此時水化現象比較劇烈，出現濕度變化較大的情況，進而由于水分的缺失而出現收縮現象，這種收縮變形所產生的量級很大，可以達到1%左右。碳化收縮現象的發生需要遇到的一定外界條件，在混凝土構件濕度為50%左右時會出現此類收縮的現象。在具體的施工中，溫差是導致收縮現象出現的主要原因。

3船閘混凝土溫控防裂施工技術的應用分析

3.1現場溫度監測

在船閘混凝土施工的過程中，應按照相應的標準對施工現場的溫度進行實時監測，一般需要采用性能相對比較穩定的溫度傳感器，通過對各個監測點溫度的測控，來制作現場溫度變化的曲線圖，及時發現在施工過程中存在溫度應力過高的部分，并采取相應的處理措施。在具體的施工操作中溫度應力發展變化的工程如圖所示。

根據施工現場的實際情況選取相應規格的傳感器，在鋼筋綁扎施工的過程中將傳感器準確地安放至設計方案要求的位置，為了避免由于施工操作中混凝土振搗作業對傳感器的正常運行造成破壞，尤其是傳感器的導線部位，應采取一定的防護措施。

3.2底板施工過程中的溫控措施

3.2.1降低水泥熱化

船閘混凝土產生裂縫的主要原因就是水泥熱化的影響因素，在降低水泥熱化方面，首先是對于各項原材料的選擇，可根據工程的實際情況選取低水熱化的水泥材料，在條件允許的范圍內可采用一定量的減水劑，這也能夠達到降低水熱化的目的。其次是在配合比設計和拌制時，配合比的設計應充分考慮到水泥熱化的影響因素，雙摻法的應用能夠有效地減少水的用量，降低后期在固結過程中水泥所釋放出來的熱量。

3.2.2加強施工中的溫度控制

在混凝土砼入模的時候，以施工現場的實際情況為依據，盡量降低入模時的溫度，如果施工現場的溫度比較高，還可以采用低溫水進行混凝土的拌合工作。在混凝土澆筑施工完成之后，必須按照相關的標準進行養護工作，定期對表層灑水，使得表層溫度得到緩慢地下降，避免出現溫度驟降的現象，導致混凝土構件內外的溫度差過大，溫度應力增加出現混凝土裂縫，在養護作業的后期還應在表層覆蓋土工布，防止暴曬。在地板施工的過程中還需要配備冷卻水管，實時檢測底板溫度變化，在溫度過高時進行冷水澆筑。

3.3閘墻施工中的溫控措施

一般情況下閘墻部位的厚度相對比較大，在此部分混凝土土澆筑的過程中，盡量是配合比的設計得到優化，適當添加粉煤灰的用量，減少水泥用量或者是選用低水熱化的材料。此外還需要在混凝土構件的內部采取相應的降溫措施，在混凝土構件內部降溫散熱方面，循環水是一種較為高效且操作簡便的方式，在混凝土澆筑的過程中，將冷水注入鋼管內部，使混凝土的溫度得到有效的降低。其具體的操作措施是在閘墻下側部位放置散熱管，散熱管在連接冷水源的同時，在另一側需做好排水工作，防止在施工現場產生積水的問題。

4結束語

綜上所述，在船閘工程建設的過程中，混凝土施工是重要的組成部分，其施工質量對于船閘的穩定性和承載能力有著重要的影響。但是由于混凝土構件容易受到外界溫度因素的影響而形成相應的溫度應力，一旦溫度應力的數值超過了混凝土構件所能夠承擔的最大抗拉值，就會產生混凝土裂縫，因此在施工的過程中應對混凝土的溫度進行實時的檢測，及時發現溫差過大的問題，并采取相應的處理措施。endprint