大體積混凝土在船閘工程中的應用

李 軍 （安徽省路港工程有限責任公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

某船閘工程閘室尺度：長×寬×檻上最小水深=130m×12m×3.0m，閘室底板厚度2m，共分8段設置伸縮縫，每段長16.25m，底板也按每16.25m為一施工段。對于如此大體量的混凝土，如何防止溫度裂縫的產生，是一道難題，如果不解決溫度裂縫的產生，將會嚴重影響船閘質量，為了解決溫度裂縫，采取了以下措施。

1 施工準備

1.1 材料選用

水泥：水泥的選用要符合國家標準《通用硅酸鹽水泥》。普通水泥不適宜在大體積混凝土中使用，短時間內會產生大量的水化熱，如果散熱不及時，當混凝土表面溫度和內部溫度相差過大時，比如超過25℃，易產生裂縫，所以考慮選用低水化熱的水泥。在港航工程中，可以選用的低水化熱水泥有粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥等。早強水泥不能用，在早期強度生成時，產生大量的水化熱，特別易開裂。經過調查，附近廠家生產的復合硅酸鹽水泥各項指標符合規(guī)范要求，報經批準，決定選用。

粗骨料：粗骨料選用的級配碎石粒徑控制在4.75mm～31.5mm，含泥量不應大于1%，泥塊含量也要限制在0.5%以內。因為船閘地處北方，到了冬天溫度在0℃以下，會結冰，所以有抗凍要求。含泥量控制更嚴，含泥量不大于0.7%，泥塊含量最大值0.2%。調查了附近幾家石子廠，經過比選，選定了符合要求的廠家供料。

細骨料：選用中粗砂，中粗砂應級配穩(wěn)定、潔凈，含泥量符合相關規(guī)定，最大值不超過3%，泥塊含量的最大值1%。不符合要求的細骨料，不能使用。

粉煤灰：摻加粉煤灰可以代替部分水泥用量，減少水化熱，便于泵送，考慮摻加適量的粉煤灰。粉煤灰能改善混凝土的性能，但是在摻加粉煤灰時減少等量的水泥，會降低混凝土的早期強度，從而會影響混凝土的抗裂性能，這是一個兩難問題。經過綜合考慮，決定主要采用外摻法，摻加粉煤灰時，不減少水泥用量，這樣對混凝土早期強度影響較小，有利于抗裂。

外加劑：根據相關經驗，決定摻加一定量的外加劑。摻加的外加劑主要是高效緩凝減水劑，其減水率不宜小于18%。減水劑可以在不降低混凝土工作性的條件下，減少用水量，降低水泥水化熱的峰值，推遲混凝土溫度峰值的時間。

1.2 現場準備

人員準備：安排好各個崗位的人員，進行技術交底。被交底人員應包括施工現場管理人員、技術人員、操作的工人等，確保每一個參與人員都知道自己的崗位職責，掌握各自崗位的操作要領，能夠熟練完成自己的崗位工作，保證各項工作的順利進行。

材料準備：碎石、黃砂、水泥等主要材料要保證存料充足，運輸通暢，并聯(lián)系好商品混凝土，保證在有意外發(fā)生時現場混凝土不斷供。對于一些養(yǎng)護和測溫材料，如塑料薄膜、測溫管、冷卻水管等，要及早備齊，運到現場，在澆筑到相應位置時，及時安裝，不得漏掉。

施工機具準備：拌合站、輸送泵、振搗棒、裝載機、備用發(fā)電機等各類機械設備提前檢修，發(fā)現問題及時修理，保證設備完好，操作時運轉正常。

1.3 設計配合比

混凝土配合比設計非常重要，一定要非常重視，找到最佳施工配合比，在保證安全性的前提下，兼顧經濟性。配比要按照國家現行的規(guī)范、規(guī)程等相關規(guī)定進行，同時滿足以下要求：

①設計與施工的要求，按照絕熱溫升低、抗裂性能良好的原則通過優(yōu)化確定；

②配合比設計中，在滿足工藝要求的條件下，選擇較小的坍落度和較小的砂率；

③采用外摻法摻加粉煤灰時，不減少水泥用量，僅等量替代砂用量。

2 控制溫差的措施

2.1 控制混凝土的拌和及出機溫度

熱天施工時，采取對料倉設置遮陽棚，用低溫水或冷水拌和混凝土等措施，降低水泥和骨料溫度，來降低混凝土的出機溫度，澆筑時段宜在溫度較低時開始，如下午五點鐘以后開始施工；冷天施工時，宜采取料場覆蓋、加熱拌和水等措施，來提高出機口混凝土溫度。同時縮短暴露時間，縮短混凝土運輸距離等。

2.2 加強測溫、控制混凝土的內表溫差

做好充分的準備工作，保證混凝土連續(xù)施工，防止?jié)仓袛?，澆筑完成后及時進行各種降溫或保溫措施。

在底板混凝土中放置冷卻水管，分上下兩層放置，間距1m。澆筑后及時通低溫水進行冷卻，通水方向要定期改變。

對于無筋或少筋大體積混凝土宜埋放塊石，塊石應質地堅硬，埋放前清洗干凈，埋放塊石的總量控制在混凝土體積的25%以內，且塊石不能埋放在混凝土受拉區(qū)。

定時檢測混凝土的內表溫度?；炷羶炔康淖罡邷囟?，一般在澆筑三天后達到最大值，然后趨于穩(wěn)定，并逐步降溫。在此過程中，要加強溫度檢測，建立溫度曲線，及時掌握內表溫差，通過采取各種措施，確保溫差不大于25℃。

3 澆筑混凝土

船閘底板一段長16.25m，厚度2m，不能一次性澆筑完畢，需要分段澆筑，每段再分層澆筑，共分兩層，每層1m。采用混凝土輸送泵輸送混凝土，根據拌合站和輸送泵的功率，來確定分段長度，保證在澆筑上層和下段混凝土時，下層和前段混凝土接茬處混凝土沒有初凝。澆筑從距拌合站最遠端開始，由遠及近澆筑。當一段下層澆筑完畢后，再返回到最遠端，開始澆筑上層混凝土，直到設計標高。在澆筑下層時，拆卸的泵管放在旁邊，以便澆筑上層時接長，澆筑下段時，前面拆卸的泵管清洗干凈，運回后場，以便下次再用。

澆筑過程中，管理人員全程現場指揮、調度，及時調配人料機，控制澆筑質量。安排專門的試驗人員檢測混凝土質量，保證混凝土符合配比要求，符合坍落度要求，并做試塊以備強度試驗；安排技術熟練的專業(yè)人員振搗，現場振搗人員應不少于3人，分布不同位置，確保及時、全面振搗，不漏振也不過振，保證振搗質量。鋼筋密集處加強振搗，防止漏筋、空鼓現象；對于不同的環(huán)境溫度，采取不同的措施：高溫天氣，模板壁灑水降溫，鋼筋上用阻燃草簾被覆蓋；溫度較低時，澆筑過的混凝土，及時覆蓋保溫，防止表面溫度降低過快。

在澆筑過程中對各種預埋筋、預埋管道、預留測溫孔等要及時埋放，不得遺漏。

確保連續(xù)澆筑混凝土，如因故中斷，間歇時間不得超過混凝土的初凝時間。

4 混凝土測溫

要重視混凝土測溫工作，安排專門人員測溫，至少安排2組，每組2人，24小時不間斷平行測溫，詳細記錄，及時將數據整理成測溫曲線，觀測溫度變化，特別是內表溫差變化，根據溫差變化情況，及時調整控溫措施。要對測溫人員進行技術交底，確保按設計要求進行測溫。

可用玻璃棒式溫度計對混凝土溫度進行測量，布置的測溫管每組應有3個，埋設不同位置，分別測量混凝土底部、中部和上部溫度并記錄。

混凝土澆筑溫度監(jiān)測每臺班不應少于2次；在溫度上升期間，監(jiān)測混凝土的內部溫度、表面溫度，當天的環(huán)境溫度、冷卻水溫度等，監(jiān)測頻率按照2h～4h監(jiān)測一次；在降溫期，可以降低監(jiān)測頻率，按照2～4次/天進行，溫度監(jiān)測持續(xù)時間不應少于20天。

5 混凝土養(yǎng)護

大體積混凝土在抹面收光后要及時進行養(yǎng)護。

常溫施工時灑水養(yǎng)護，高溫時要立即覆蓋塑料薄膜和保溫層，養(yǎng)護水溫和混凝土表面溫度之差不宜大于15℃。

低溫季節(jié)時宜覆蓋保溫材料，如棉絮等保溫，在冬季施工時要進行蒸汽養(yǎng)護。當日平均氣溫低于5℃時，不宜灑水養(yǎng)護。

6 結論

本船閘工程通過采取一系列措施，有效降低了大體積混凝土的內表溫差，減少了溫度應力，盡量避免了溫度裂縫的產生，有力地保證了船閘的工程質量。