永定新河防潮闸大体积混凝土冬季施工温度控制措施.pdf

2 0 1 1 年 第 3 O卷 第 1期 D WR H E 水 利 水 电工 程 设 计 永定新河防潮闸大体积混凝土 冬季施工温度控制措施 李鑫淼 张淑鹏 摘 要 永定新河 防潮 闸在 闸底板 、闸墩 大体积混凝 土冬 季施工 过程 中，通过掺 入大量 矿粉 、设 置冷却循 环水管 、 实施严格的保温养护等措施 ，有 效地 减少 了裂缝 的产 生，实现 了预期的大体积混凝土 防裂要 求。 关键词 大体积混凝土 冬季施 工 温度 控制措施 永定新 河 中图分类号T V 5 2 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 7 6 9 8 0 ( 2 0 1 1 ) 0 1 0 0 2 3 0 2 永定新河治理一期防潮闸工程位于永定新河河 口 6 4+0 3 1 处 。防潮闸共 2 0孔 ，闸室总宽 3 5 0 m， 每孔净宽 1 5 m，闸室长 2 9 m。闸室布置深槽 8孑 L ， 底板高程 一6 0 m，深槽两侧各布置浅孔 6孔 ，底 板高程 一1 0 m。闸室采用筏 式底板 ，两孔 一联 ， 底板长 2 9 m、宽 3 5 m、厚 2 m，其 中齿脚 部位厚 3 5 m；深孔闸墩高 1 1 8 m，浅孔闸墩高 6 8 m，闸 墩底部长 2 9 m、顶部长 3 2 m；中墩厚 2 r n ，缝敦厚 1 5 m，闸墩 、底 板均 为 C 2 5 F 1 5 0混凝 土 。 依据 J G J 5 5 2 o 0 0 普通 混凝 土配 合 比设计 规 程 ，混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于 1 m， 或因水 泥水 化热 引起混凝 土 内外 温差 过 大 ( 2 5 ) 而导致裂缝 的混凝土均为大体积混凝 土。永定 新河防潮闸闸墩 、底板的结构尺寸较大 ，同时需要 在冬季施工。为防止有害裂缝的产生 ，确保混凝土 浇 筑质 量 ，采取 了一系列 防裂措 施 。 1 大 体 积 混凝 土温 度 裂 缝 原 因分 析 大体积混凝土结构的施工中，由于水泥与水之 间 的水 化反应 产 生大 量 的水化 热 ，在 混凝 土 内部形 成温度应力 ，加上混凝土结构外部受地基等约束以 及外部环境条件变化等多种因素的作用下 ，在混凝 土 内产 生拉 应 力 。 当 拉 应 力 超 过 混 凝 土 抗 拉 强 度 时 ，混凝土内部或表面就会产生裂缝 ，影响混凝土 结构的质量 ，降低混凝土结构的使用寿命n 。 2 裂 缝 控 制 措 施 2 1 合理 选 择 混 凝 土 的 各 种 材 料 ，优 化 混凝 土 配 合 比 本工程濒临渤海 ，空气中 c l 一 含量高 ，若有裂 缝 ，在潮湿环境下会诱使钢筋发生锈蚀 ，影 响混凝 土对钢筋的握裹力 ，降低结构使用寿命 ；又因为是 冬季施工 ，所以需对混凝土配合 比进行优化 ，以确 定满足需求 的配合比。首先 ，为满足抗冻要求 ，水 灰 比宜大于 0 5 ；为降低混凝土中的水化热，掺人 大量磨细矿粉 ，使用性 能优 良的高效外加剂 ( 具有 很高的减水作用) ；减少水泥用量 ，同时严格 控制 砂 、石等碱骨料含量 ，达到控制产生裂缝的 目的。 经室内实验确定的冬季施工混凝土配合 比见表 1 。 表 1 冬季施工混凝土配合 比 k g 材料 水 泥 矿粉 砂子 石子 水 外加剂 用量 2 0 5 2 0 5 7 3 2 1 0 5 4 1 6 4 1 6 4 注：外加荆具有引气、防冻、泵送效果。 2 2 制定 科学 施工 方案 。加 强施 工过 程温 度控 制 冬季混凝土施工 时，如不采用保温防冻措施 ， 新浇混凝土中的液态水将发生冻结。由于液态水冻 结后体积增加 9 ，引起混凝土各组分之间发生相 对移动 ，从而使得振捣后 的混凝土内部结构遭到破 坏 。当混凝土解冻后 ，破坏了的内部结构不再恢复 原 状 ，最终 导致 混凝 土抗 冻及 抗裂 等强 度指标 显 著 降低 ，因此 ，施工中必须防止冻裂。 首先 ，在混凝 土搅拌和运输时加强温度控制 。 混凝土拌 和采用热水 ，温度要控制 在 5 0 以上 ， 但不得超 过 6 0 o C；混凝 土拌和 时的加 料顺序为 ： 热水一骨料一外加剂一 水泥一矿粉 。水 泥人仓时 ， 仓 内温度控制在 5 0以下 ，防止水泥发生假凝现 象 。混凝土拌合物 出机温度 控制在 1 4 6左 右。 在混凝土运输、浇筑过程 中，为减少混凝土热量损 失 ，对混凝土运输车罐体及泵送混凝土的泵管加装 保温套 ，控制混凝土入仓温度在 1 2左右。 其次 ，在混凝土浇筑仓四围，用脚手架及彩条 水 利 水 电 工 程 设 计D WR H E 2 0 1 1午 第 3 0卷 第 1期 布搭设 2 53 0 m施 工 围挡 ，避 免 冬季 大 风 吹入 混凝土浇筑仓 ，改善混凝土仓施工条件并提高浇筑 仓 内温度 ，减少风力造成的底板混凝土上表面水分 蒸发。施工过程 中，注意天气变化情况 ，混凝土开 仓浇筑要尽可能选在天气晴好的白天或气温不发生 骤降的时间 ；浇筑过程中由于仓内面积较大 ，暂时 不浇筑的仓面采用吸湿较小的保温材料进行覆盖保 温 。 最后 ，在混凝土浇筑完毕后立 即覆盖保温 ，表 面覆盖塑料薄膜 ，上铺草帘( 或棉被) 严密封盖。根 据混凝土 的浇筑时间和天气变化 ，加强混凝土外露 面及模板表面的苫盖。由于闸底板面积较大且浇筑 时间较大，在施工前将保温材料覆盖在侧模上并使 用铅丝加 固牢靠 ；由于闸墩体形较高 ，在施工过程 中随着混凝土浇筑液面的升高 ，及时使用保温材料 对闸墩进行包裹 ，同时在浇筑完成后外部使用彩条 布进行包裹 ，对混凝土进行保温保湿 。 2 3 冷 却管循 环 水 降温 为了降低混凝土 内部水化热 ，防止由于混凝土 内外温度过大而出现温度裂缝 ，采取在混凝土 内部 设置冷却水管的方法 ，降低混凝土内部温度 ，减少 混 凝土 内外 温差 。 在闸底板和闸墩均布设冷却水管 。闸墩冷却水 管沿竖 向布置 ，在 闸墩 内呈螺旋 形上 升 。 冷却管冷却采用一期冷却法 ，即在混凝土浇筑 完毕后立即通水冷却。首先从进水 口将冷却水 ( 水 温与混凝土内部温度温差控制在1 52 0) 注入闸 墩冷却水管内，随后从出水 口将水排至出水 口水箱 内 ，再将出水 口水箱 内水 由泵引至进水 口水箱 内， 由泵注入冷却水管内，如此形成循环输水系统，降 低混凝土内部温度。整个混凝土冷却持续时间根据 混凝土内部温度变化情况决定 ，且不小于 1 0 d ，同 时根据混凝土 内部温度情况及时调整循环冷却水的 循环 速度 。 在冷却水施工结束后 ，将冷却水管内的冷却水 全部抽空 ，随后采用压力灌浆的方法将冷却水管进 行封堵。 2 4加 强混凝 土 养护 由于闸底板 、闸墩等混凝 土施 工处于 低温季 节 ，采用综合蓄热法养护 ，用导热系数小 、防风耐 用的保温材料。混凝土保温养护的主要 目的是减少 混凝土表面的热扩散，降低混凝土结构温度梯度 ， 防止产生表面裂纹 ；保湿养护的主要 目的是防止混 凝土表面失水出现收缩裂纹。 拆除模板时 ，要将保 温材料分部位 逐层拆 除， 使混凝土表面温度逐渐下 降。当混凝土表面温度与 空气温度 的温差不大于 2 0时，方可拆 除模板 。 模板拆除后立 即覆盖一层塑料薄膜 ，并在薄膜外挂 草帘、棉絮或橡胶海绵等保温材料 ，对混凝土进行 保温保湿养护，防止风裂和温度裂缝。侧墙 的塑料 薄膜粘结牢固，保温材料用原模板的支立系统进行 固定 ；顶板 部分 用钢管 压 牢 。 3 结语 永定新河治理一期工程在闸底板 、闸墩混凝土 施工中，严格 地控 制 了原 材料、搅 拌、浇筑、养 护、温控等各个环节 ，减少了裂缝的产生 。 ( 1 )通过对现场混凝土取样检测 ，证明优化的 混凝土配合 比满足 了混凝土的强度 、抗冻、抗渗、 防冻要求 ，掺磨细矿粉改善了? 昆 凝土的和易性 ，同 时降低 了混凝土的水化热。 ( 2 )通过科学组织施工，加强现场控制，提高 了混凝土浇筑仓 内温度 ，改善冬季混凝土施工作业 环境 ，保证 混凝 土入仓浇筑温度及 早期强度 的上 升 ，防止混凝土冻害的发生。 ( 3 )由于采用冷却水管循环水降温系统，有效 地降低了混凝土内部温升速度和峰值 ，避免了裂缝 的产 生 。 ( 4 )通过加强混凝土后期保温养护 ，控制 了大 体积混凝土内、表温度变化梯度 ，有效地减少了表 面裂 缝 的产生 ，保 证 了工程 质量 。 参 考 文 献 1 尹洪 明， 王静 大体积混凝土的温度控制 与防裂 J 山西 建筑 ， 2 0 0 8 ， 3 4 ( 2 9 ) ： 1 6 4 1 6 5 作者简介 李鑫淼 女 助理 工程 师 天津 市水利 工程 建设 管理 中心 天 津3 0 0 2 0 4 张淑鹏 女 助理工程 师 中水北 方勘 测设计研 究有 限责 任 公 司 天 津3 0 0 3 2 2 ( 收 稿 日期2 0 1 01 20 2 ) 声 明 为适应我国信息化建设 ， 扩大本刊及作者知识信息交流渠道 ， 本刊 已被 中国学术期刊网络 出版总库 及 C N K I 系列数据库收录， 其作者著作权使用费与本刊稿酬一次性给付。如作者不同意文章被收录， 请在来稿时向本刊声明， 本刊将做适 当处理。