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船闸大体积砼温度裂缝处理措施
摘 要：在船闸工程项目施工过程中,大体积混凝土结构是一比较常见的结构类型.如果施工过程中采取的施工措施不合理,很容易导致大体积混凝土产生温度收缩裂缝.本文结合实际案例,分析了大体积混凝土温度裂缝产生的原因,然后对大体积砼温度裂缝的预防措施和处理措施进行了探讨.
关键词：船闸 大体积混凝土 裂缝 温度监测
1.工程概况
大路李船闸是沙颍河大路李枢纽的通航建筑物,船闸为Ⅳ级,可通行一顶二驳500t船队,闸室有效尺度为120×12×3.2m.船闸水工工程建设内容包括船闸主体、引航道及导航建筑物、连接段、进场道路及公路桥等部分.项目位于沙颍河大堤内,施工期应对工程施工的防汛工作有充分的认识,并做好相关工作,施工期间要确保基坑安全,确保工程的顺利实施.施工渡汛方案应书面报监理人批准.在施工期间,如因洪水而必须提高防汛标准,应采取必要措施,保证防洪设施满足安全渡汛要求,在船闸工程施工过程中,需要重点做好大体积混凝土温度裂缝的处理措施.
2.裂缝形成的原因
（1）外界温度环境.外界温度
环境和混凝土浇筑温度之间有着非常大的联系.因为大体积砼体积比较大,内部热量不易散出,内部温度最高可能会达到80℃以上,而且会持续比较长的时间,如果外界环境温度较低,那么会进一步加剧混凝土温度拉应力,当拉应力高于极限抗拉强度时就会产生裂缝.
（2）约束应力和混凝土收缩.混
凝土水泥水化作用会导致水分流失,使混凝土出现收缩的情况.由于混凝土成型初期,水泥水化作用会减少混凝土结构中凝胶孔中水的含量,继而降低了水泥浆体的绝对体积.例如,在进行闸室墙的墙身施工时,对闸室倒角和底板分两次进行浇筑.
在浇筑闸室倒
角后,闸室底板会对闸室倒角的收缩产生约束.混凝土浇筑初期温度升高时,受约束面的限制,膨胀变形后会产生压应力,因为混凝土应力松弛比较大、弹性模量有限,和基础连接不紧密,进而致使压应力过大.当温度降低时就会产生比较大的拉应力,当强度超过了抗拉强度将会形成垂直裂缝现象.
3.温度裂缝预防措施
3.1原材料的控制
在船闸大体积混凝土结构施工过程中,粗细骨料、水泥、外加剂、掺和料等材料进行选择时,需要根据工程建设的相关技术要求进行合理的选择.一般水泥要选择等级比较高的,从而降低水化热产生的热量.
细骨料要选择级配良好、平均粒径比较大、细度模数在2.6~2.8的中粗砂,从而减少水泥使用量,降低水化热量.粗骨料要尽量选择质量佳、颗粒直径大、级配良好的石子.外加剂要选择和降低水化热,延缓凝结速度的材料.
3.2砼内部降温措施
（1）侧墙下段和闸室底板温度裂
缝控制.船闸侧墙下段和闸室底板处的厚度一般来说较大,为大体积混凝土施工.为了使混凝土水化热温度降低,因此,本工程在进行闸室底板和侧墙下段大体积砼的浇筑施工时,使用Φ50的钢管,弯制成S形,将冷却水源和钢管一端相连接.浇筑好混凝土后马上在钢管中通入冷水进行循环,进而消散掉混凝土内部产生的热量,避免混凝土内部温度过高.降温管布置示意图见图1.此外,在侧墙段也布设了冷却水管,降低混凝土水化.
（2）下闸首底板.船闸下闸首底
板厚,为大体积混凝土结构.为了避免出现温度裂缝,设计使用水冷却措进行控制.粉笔在下闸首底板布置了两层冷却水管,下层水管距离板底1m左右,上层管网距离板上部0.9m,两层管网的上下间隔距离保持在0.9m,利用立管将上层管网和下层管网连通,通过定期对进出水方向进行调整来保持混凝土内部问题平衡.
（3）闸首空箱交叉位置.闸首空
箱交叉位置使用内部布设冷却钢管的方式来降低混凝土内部温度,根据闸首空箱交叉位置的混凝土结构体积,选择从下自上的顺序布置冷却钢管.
为了确保混凝土内部均匀降温,采用多根钢管在内部平行布置.
3.3测量水化热温升
为了更进一步了解混凝土内部温度的变化情况,了解各个施工阶段混凝土内部温度差的变化规律,降低混凝土裂缝出现的概率,本工程组建了测温小组,分别在混凝土各个位置布置测温点,测定混凝土浇筑过程中温度的变化情况.在夏季或冬季进行混凝土作业时,要认真检测拌和使用的水、黄砂、石子的温度,采取相应的升温或降温措施.
3.4混凝土施工过程中温度监测
在混凝土浇筑过程中,在底板中心沿短边和长边布置测点,测点之间的间隔距离保持在3~4m,各个测点根据位置不同分别布置了1~3个测孔,其中a测孔距离混凝土表面0.1m,b测孔超出底板底标高0.1m,c测孔布置在底板中部.混凝土浇筑之前,先提前将测温孔管放到底板中,并超出底板顶部0.1m,固定到底板钢筋上,使用海绵对上口进行临时封堵,下口则使用钢板封死.以免在浇筑混凝土过程中,有砂浆流到钢管中.在峰值出现之前,每两个小时观测一次,峰值出现后每4h观测一次.随着温度变化不断降低,每天观测两次.持续测温十天后即可终止.
3.5混凝土保湿、保温措施
在大体积混凝土施工过程中,表面的保湿、保温是非常关键的一个环节.通过采取合理的保温措施,一方面可以降低混凝土表面温度梯度,减少表面热量的扩散量,从而防止混凝土出现温度裂缝.二是可以适当延长散热时间,可以充分发挥出混凝土松弛特性和强度特性,提高混凝土的抗拉强度,进而防止大体积混凝土产生贯穿裂缝.而对混凝土表面进行保湿处理一方面可以防止混凝土硬化期间因脱水而产生干缩裂缝,此外有助于保持水泥水化作用顺利开展,使混凝土早期抗拉强度得以提升.本工程在施工过程中,气温比较低时,会使用两层土工布覆盖到运输车辆上,混凝土拖泵使用两层土工布进行捆绑保温.浇筑完成后使用草带或麻袋覆盖到水平面层进行保温,立面层和侧面层使用双层土工布进行保温.浇筑过程中对仓面浇筑覆盖面的暴露时间进行严格控制,仓面收仓后立即使用土工布加一层麻袋的方法进行保温.重点做好结构上应力比较集中或结构异变位置的保温工作,新老混凝土结合处的保温范围要求超过施工缝1.5m.
保温材料安装时,要求统一铺设,并尽量做到美观、整齐.土工布和麻袋使用细铅丝缝扎密实.
4.温度裂缝处理措施
当船闸大体积混凝土出现裂缝时一般采用下述几种方法进行处理：
（1）压力灌浆法.对于影响结构
整体性或防渗性的裂缝,一般采用压力灌浆法进行处理,通过使用压浆设备径浆液注入到裂缝中达到修补裂缝的目的.船闸工程中通常采用低压注浆的方法对裂缝进行修补,注浆材料为改性环氧浆材.
（2）表面修补法.对于一些细浅
裂缝、不伸缩的裂缝以及不漏水的裂缝一般使用表面修补法进行修补.而对于大面积漏水防渗修补时,为了避免继续开裂影响混凝土结构,可采用表面粘贴玻璃纤维布的方法来达到修补的目的.
（3）填充法进行修补.对于一些
宽度比较大的裂缝,可以采用费用相对较低,作业更加简单的填充法进行修补.
5.结论
综上所述,本工程通过采用上述方法对船闸大体积混凝土的内外温差和温度应力进行了有效的控制,降低了温度变化而产生的拉应力,使混凝土内部变化对结构应力产生的影响得到了改善,工程施工后只出现了少量的裂缝,对裂缝进行处理后没有继续发展,施工质量达到了预期要求,取得了良好的控制效果.
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