水闸大体积混凝土温度控制施工技术研究

水闸大体积混凝土温度控制施工技术研究

相汉雨

中国水利水电第六工程局有限公司   辽宁省沈阳市  110000

摘要：在大体积混凝土工程中,为了防止温度裂缝的产生或把裂缝控制在某个界限内,必须进行温度控制。一般要选用合适的原料和外加剂，控制混凝土的温升，延缓混凝土的降温速率；选择合理的施工工艺，采取相应的降温与养护措施，及时进行安全监测，避免出现裂缝，以保证混凝土结构的施工质量。

关键词：大体积混凝土 温度裂缝   温度控制     

1.工程概述

北支江上游水闸由上游钢筋混凝土铺盖、闸室、下游钢筋混凝土护坦组成，左岸与护坡亲水平台相接，右岸与船闸上闸首相邻。闸室为平底开敞式结构，由闸底板、闸墩、工作闸门等组成。水闸共3孔，每孔净宽60.0m，闸底板顺水流方向长30.0m，闸室总宽225m（不含船闸），闸墩宽7.5m，闸墩顶高程为6.0m。水闸、船闸内部设人行廊道，廊道底部做防渗墙，墙高5.0m。

上游水闸工程混凝土总方量8.44万m3，目前，除桩基混凝土及零星混凝土外，还剩余结构混凝土总量6.95万m3，二级配混凝土20895m3，三级配混凝土48647m3。

2.技术要求

工程水闸闸室底板、上下闸首底板等结构均属于大体积混凝土，大体积混凝土具有水化热高、收缩量大、容易开裂等特点，要求将大体积混凝土浇筑温度应力产生的不利影响减小到最小，并防止和降低裂缝的出现。

3.施工工艺

3.1混凝土浇筑顺序

水闸如何按计划、保质保量完成大体积混凝土浇筑任务，是本工程节点工期能否实现的关键所在。施工总的原则是“先深后浅，先主后次，先重后轻，先高后矮”。

3.2大体积混凝土施工

3.2.1 施工部署

水闸闸室底板施工分层由下至上分为：素混凝土垫层封闭，底板混凝土净高6.4m，按3层浇筑，水平浇筑高程分别为▽-3.2m、▽-1.4m、▽1.5m/▽1.0m高程；可根据现场实际情况略微进行调整，纵向伸缩缝按设计分缝分块，每块为一个独立的施工缝。

3.2.2 具体施工工艺

闸室底板混凝土是本工程主要环节之一，在地基处理及基础土方二次开挖完成验收合格后，由作业人员进行模板支立和钢筋安装等工作，浇筑前所有辅助工作完成并验收合格后，先按设计要求进行细骨料混凝土垫层的浇筑，然后进行底板混凝土浇筑。

（1）混凝土浇筑

混凝土经自卸车运输车运至现场后，为避免形成施工冷缝，所以采用台阶浇筑方法。浇筑带前后略有错位，形成阶梯式分层退打的局面，简化混凝土泌水处理，确保混凝土上下层的结合。台阶宽度为不小于2m，层厚为40～50cm，层与层之间要预留一定的时间间断，但层与层之间的混凝土结合时间应控制在混凝土初凝前完成。混凝土平仓以人工平仓为主，在模板边角和设有止水的部位人工补料。

混凝土浇筑过程中，模板、钢筋、止水带和预埋件要设专人值班，及时对模板、钢筋、止水带和预埋件进行检查维护，防止变形、位移或损坏，发现问题及时处理。

（2）混凝土面层控制

混凝土表面的找平和高程控制采用槽钢和杠尺结合的方式进行，待找平后取出槽钢，填充混凝土后抹面，根据测量人员给定的标高进行表面整平，及时补低平高。混凝土浇筑完毕后，采用杠尺找平，人工木抹子抹平压实，待初凝前用电抹光机初抹，最后人工收面两遍，需压光部位人工压光出面。

3.3混凝土拆模与养护

（1）在混凝土浇筑完成后，模板的拆除应遵守下列规定：

①不承重的侧面模板，混凝土强度达到2.5MPa以上，保证其表面及棱角不因拆模而损坏时，方可拆除。

②钢筋混凝土结构的承重模板，混凝土达到下列强度后（按混凝土设计强度标准值的百分率计），方可拆除。

1）悬臂板、梁:跨度l≤2m，75%；跨度l＞2m，100%。

2）其他梁、板、拱：跨度l≤2m，50%；2m＜跨度l≤8m，75%；跨度l＞8m，100%。

（2）冬季在不影响下一道工序施工时，要延迟拆模时间。避免在夜间或气温骤降期间拆模，严禁因抢进度而提前拆模，从而影响混凝土质量。

（3）可通过洒水、湿麻袋或草帘覆盖、薄膜保湿或涂养护剂等养护措施，保持混凝土表面湿润。

（4）混凝土浇筑后及时养护，喷洒时间在混凝土表面已收水，呈湿润状态时进行，本工程养护一般采用人工洒水和花管喷水养护。积极了解气象信息，当预报发生温度骤降时，应提前做好采用铺设土工布进行表面保温养护的措施。

（5）养护主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内外温差，促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。混凝土养护按设计要求进行，不宜小于28d，可以采取一定方法实现保温养护，待混凝土压光收面后，应及时用塑料薄膜及土工布等遮盖，以达到保护目的，同时防止混凝土早期和中期裂缝。养护用水的温度应与现场混凝土表面温度接近 , 以免人为造成混凝土表面产生温度梯度，进而出现裂缝。

（6）大体积混凝土的养护不仅要满足强度增长的需要，还应通过温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。温度控制就是采用预埋冷却水管对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行控制。

（7）混凝土强度满足要求后可拆除模板。一般情况，大风或气温急剧变化时不进行拆模。在夏（热）期施工，采取逐段拆模、边拆边盖的拆模工艺。混凝土去除表面覆盖物或拆模后，对混凝土采用覆盖洒水等措施进行保湿养护，保湿养护期间采取遮阳和挡风措施，以控制温度和干热风的影响。

（8）为了防止气候骤然变化混凝土产生过大的温差应力，混凝土内部开始降温以前以及混凝土内部温度最高时不得拆除模板。

（9）混凝土拆模时间应满足温控防裂要求：内外温差不应大于20℃或2~3d内混凝土表面温度不超度6℃，如确需拆模，应及时采取保护措施。

3.4混凝土温控施工措施

混凝土标号较高，体积较大，且有抗冻抗渗要求，要考虑混凝土温控措施，防止温度裂缝。

（1）大体积混凝土浇筑前由委托专业单位根据配合比计算绝热温升、线膨胀系数，计算结果提供设计部门。且规范要求，最大升温值不宜大于50℃，表里温差不宜大于25℃，降温速度不宜大于2℃/d，表面与大气温差不宜大于20℃。混凝土浇筑温度不应高于28℃；

（2）通过优化混凝土配合比，从原材料入手，在满足强度等各项指标下，减少水泥用量，适当增加粉煤灰用量，控制水灰比等，降低水化热。

（3）严格控制各骨料品质要求，吸水率、含泥量等指标符合设计及规范要求。

（4）合理安排浇筑时间，降低混凝土入仓温度，同时保证出机温度和入仓温度不低于5℃。

（5）分层浇筑，控制厚度，延长浇筑时间，有利于混凝土的散热。

（6）运输车辆采用自卸汽车运输，加快混凝土散热。

（7）覆盖保温层，控制混凝土表里温差和表面与大气温差。

（8）拆模时间根据温度实测情况，选定合适的时间，利用中午的时间段进行拆模，随拆随覆盖保温层。

（9）大体积混凝土采用混凝土三级配进行浇筑。

（10）采用內部降温外部保温措施，按设计图纸要求布置混凝土内部冷水循环管。在闸底板中间各处安装环形的冷却管线，间距均为1m，待混凝土初凝后，冷却管内部24小时昼夜不间断通水降温，可根据混凝土内部温度确定通水时间，一般为10~20d，同时保证混凝土温度与水温之差，不应超过25℃，管中的水流速宜采为0.6~0.7m/s，当混凝土养护期14天后方可安排专职人员将管内存水吹干净，采取灌浆法填充冷却管，浆液水灰比为0.5，宜掺入减水剂，管线内部注浆达到饱和即可。

（11）混凝土浇筑的分缝分块、分层厚度及层间间歇时间等应符合设计规定。

（12）根据设计要求，混凝土底板中间增加一层防裂钢筋。

（13）料场骨料温控措施：

①成品料场骨料备料场堆高大于6m，应有足够储备料，备料场运至拌和系统料仓时，应取下部骨料。

②混凝土料仓打设遮阳棚，每个料仓安装自动喷雾系统，喷洒水雾降温（细骨料除外）等。

（14）根据混凝土浇筑情况，可采取冷水、井水、加冰等降温措施。加冰时，宜采用片冰或冰屑，并适当延长拌和时间。

4. 施工中出现问题及整改措施

4.1施工中出现的问题

4.1.1混凝土入仓温度较高

表2                      混凝土入仓温度记录表

4.1.2冷却水管进出口水温差别较大

表3                           冷却水管进出水温统计表

4.2整改措施

4.2.1混凝土入仓温度较高整改

搅拌用水采用制冷设备制冷，并加入冰块。粗细骨料储存料场及传送带安装遮阳棚，料仓上方设置自动降温喷雾系统，避免太阳直射，混凝土运输车采用棉布包裹，混凝土输送甭管采用毛毯覆盖，并安排专人进行洒水降温。

表4                      整改后混凝土入仓温度记录表

4.2.2冷却水管进出口水温差别较大整改

调整冷却水管进水口，水泵功率由7.5kW调整至5.5kW，冷却水管使用同一个水泵，严格控制冷却水管内水流速度为0.6~0.7m/s，减少冷却水管内水温与底板核心温度差值。

表5               整改后冷却水管进出水温统计表

4.3整改效果

通过调整现场施工方案，很好的解决了混凝土入仓温度过高和冷却水管进出口水温差别较大的问题，避免了因温度原因而使混凝土出现裂缝问题。

5.结语

温度控制是大体积混凝土防止裂缝出现的必要手段，通过工程实践能够提供很好的依据进行温度控制，为了后续下游水闸大体积混凝土施工提供了依据也给其他类似工程提供参考的依据。