水閘大體積混凝土工程施工注意事項之我見

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摘要：水閘工程施工項目中時常涉及到大體積混凝土施工。本文主要就大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，對做好大體積混凝土工程施工的注意事項，避免有害裂縫的出現(xiàn)闡述了自己的觀點，可供同行交流。 

關(guān)鍵詞：水閘工程；大體積混凝土；裂縫；施工；注意事項  中圖分類號：tu37文獻標(biāo)識碼：a 文章編號：  1.前言  水閘施工時必須認(rèn)真控制好底板、閘墩、止水設(shè)施等主要部位的施工質(zhì)量；只有保證這些部位的施工質(zhì)量才能控制好整個工程的施工質(zhì)量。大體積混凝土的施工技術(shù)要求比較高，特別在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫。因此需要從材料選擇上、技術(shù)措施等有關(guān)環(huán)節(jié)做好充分的準(zhǔn)備工作，才能保證閘室底板等關(guān)鍵部位大體積混凝土的施工質(zhì)量。  2.大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因  由于大體積混凝土的截面尺寸較大，在混凝土硬化期間水泥水化過程中所釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土收縮，以及外界約束條件的共同作用，而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，是導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要因素。產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾方面：  2.1 水泥水化熱  水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對較小，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無法及時散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱，實際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3～5天。  2.2 外界氣溫變化  大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會大大增加內(nèi)外層混凝土溫差，這對大體積混凝土是極為不利的。  溫度應(yīng)力是由于溫差引起溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度一般可達60～65℃，并且有較長的延續(xù)時間。因此，應(yīng)采取溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力。  2.3 混凝土的收縮  混凝土中約20%的水分是水泥硬化所必須的，而約80%的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化，這對混凝土是很不利的。影響混凝土收縮主要原因是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝（特別是養(yǎng)護條件）等。  3.水閘大體積混凝土施工準(zhǔn)備階段注意事項  3.1 材料選擇  3.1.1 水泥  考慮到水閘工程混凝土的抗?jié)B要求及泵送混凝土的泌水小，保水性能好的要求，應(yīng)采用強度適中的硅酸鹽水泥，并摻加合適的外加劑；改善混凝土的性能，提高混凝土的抗裂和抗?jié)B能力。  3.1.2 粗骨料  可采用碎石，粒徑5mm～25mm，含泥量不大于1%。選用粒徑較大、級配良好的石子配制混凝土，和易性較好，抗壓強度較高，同時可以減少用水量及水泥用量，從而使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升。  3.1.3 細(xì)骨料  采用機制混合中砂，平均粒徑大于0.5mm，含泥量不大于5%。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土比采用細(xì)砂拌制的混凝土可減少用水量10%左右，同時相應(yīng)減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土收縮。  3.1.4 粉煤灰  為了改善混凝土的和易性便于泵送，可以考慮摻加適量的粉煤灰。粉煤灰對降低水化熱、改善混凝土和易性有利，但摻加粉煤灰的混凝土早期極限抗拉值均有所降低，對混凝土抗?jié)B抗裂不利，因此要求粉煤灰的摻量控制在10%左右。  3.2 混凝土配合比  大體積混凝土配合比在滿足設(shè)計強度和混凝土可泵性良好的前提下，采用低水化熱水泥；降低混凝土澆灌入模溫度；選擇級配良好的粗骨料；摻加一定量的外加劑、混合材料；施工時底板混凝土摻加20%以下的塊石吸熱；利用混凝土后期（90d、180d）強度來降低水泥用量。  3.3 現(xiàn)場準(zhǔn)備工作  3.3.1 基礎(chǔ)底板鋼筋及閘墩插筋預(yù)先安裝施工到位，并進行隱蔽工程驗收。  3.3.2 基礎(chǔ)底板上的預(yù)留閘門門槽底檻采用木模，并安裝好門槽插筋。  3.3.3 將基礎(chǔ)底板上表面標(biāo)高抄測在閘墩鋼筋上，并作明顯標(biāo)記，供澆筑混凝土?xí)r找平用。  3.3.4 澆筑混凝土?xí)r，預(yù)埋的測溫管及覆蓋保溫所需的塑料薄膜、土工布等應(yīng)提前準(zhǔn)備好。  3.3.5 管理人員、現(xiàn)場人員、后勤人員、保衛(wèi)人員等做好排班，確?；炷吝B續(xù)澆灌過程中，堅守崗位，各負(fù)其責(zé)。  4.水閘大體積混凝土施工階段注意事項  大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生是不可避免的，在施工中應(yīng)采取措施，避免有害裂縫的出現(xiàn)。在施工中必須創(chuàng)造各種有利條件，確?；炷恋膬?nèi)在質(zhì)量。  4.1 降低水泥水化熱  4.1.1混凝土的熱量主要來自水泥水化熱，因此選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥配制混凝土。  4.1.2充分利用混凝土的后期強度，減少每立方米混凝土中的水泥用量。  4.1.3使用粗骨料，施工中根據(jù)現(xiàn)場條件盡量選用粒徑較大，級配良好的粗骨料；采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術(shù)，可以改善混凝土的和易性，降低水灰比，以達到減少水泥用量，降低水化熱的目的。  4.1.4在施工中我們應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的塌落度，在現(xiàn)場設(shè)專人進行塌落度的測量工作，將混凝土的平均塌落度始終控制在120mm，對于塌落度大于130mm的混凝土杜絕使用。  4.1.5在基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管，通循環(huán)冷卻水，強制降低混凝土水化熱溫度。  4.1.6在閘墩基礎(chǔ)施工中，摻加10％～15％的大石塊，減少混凝土的用量，以達到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。  4.2 降低混凝土入模溫度  4.2.1選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土，盡量避開炎熱大氣澆筑混凝土。夏季應(yīng)采用溫度較低的地下水?dāng)嚢杌炷?，同時對于骨料進行遮陽、灑水降溫，運輸及澆筑過程中也采用了遮陽保護、灑水降溫等措施，以降低混凝土拌和物的入模溫度。  4.2.2摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑。  4.2.3在混凝上入模時，采取強制通風(fēng)措施，加速模內(nèi)熱量的散發(fā)。  4.3 加強施工中的溫度控制  4.3.1 在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護，緩緩降溫，充分發(fā)揮徐變特性，減低溫度應(yīng)力，夏季應(yīng)注意避免曝曬，注意保濕，冬季應(yīng)采取措施保溫覆蓋，以免發(fā)生急劇的溫度梯度發(fā)生。  4.3.2 采取長時間的養(yǎng)護，規(guī)定合理的拆模時間，延緩降溫時間和速度，充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”。  4.3.3 加強測溫和溫度監(jiān)測與管理，實行信息化控制。采用熱敏溫度計監(jiān)測或?qū)Ｈ硕帱c監(jiān)測，隨時掌握與控制混凝土內(nèi)的溫度變化，內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)，基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內(nèi)，及時調(diào)整保溫及養(yǎng)護措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不致過大，以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。  4.3.4 合理安排施工程序，控制混凝土在澆筑過程中均勻上升，避免混凝土堆積過大高差。  4.4改善約束條件，削減溫度應(yīng)力。  在大體積混凝土基礎(chǔ)與墊層之間設(shè)置滑動層，施工時采用刷熱瀝青作為滑動層，以消除嵌固作用，釋放約束應(yīng)力。  4.5 提高混凝土的抗拉強度  4.5.1 砂、石含泥量過大，不僅增加混凝土的收縮，而且降低混凝土的抗拉強度，對混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝上拌制時必須嚴(yán)格控制砂、石的含泥量，為此在施工中應(yīng)精選砂、石料廠將石子含泥量控制在小于l％，中砂含泥量控制在小于2％，減少了因砂、石含泥量過大對混凝土抗裂的不利影響。  4.5.2 采取二次投料法，二次振搗法，澆筑后及時排除表面積水和最下層的含粉煤灰較大的一層砂漿；加強早期養(yǎng)護，提高混凝土早期或相應(yīng)齡期的抗拉強度和彈性模量。  4.5.3在大體積混凝土基礎(chǔ)表面及內(nèi)部設(shè)置必要的混度配筋，以改善應(yīng)力分布，防止裂縫的出現(xiàn)。  5.小結(jié)  水閘大體積混凝土裂縫施工期開裂比較常見，原因也比較復(fù)雜，作為水利工程施工技術(shù)人員，需要在施工實踐中，不斷摸索和改進施工工藝，做好包括溫度控制以及養(yǎng)護等各種措施，切實有效的控制裂縫的產(chǎn)生。  注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用pdf形式查看。