水闸混凝土的温控及施工技术控制分析

水闸混凝土的温控及施工技术控制分析

刘良华孙冰付爱华

苏州市水利工程有限公司1；江苏华水水务科技有限公司2；苏州市正阳市政工程有限公司3；江苏苏州；215000

摘要：在水利工程中，水闸是一种非常重要的设施，其应用也较为普遍，如果在水闸混凝土中出现裂缝，其后果将尤为严重，关于怎样对温度裂缝问题进行控制，目前尚无定论，还存在着盲目控制水闸混凝土施工温度的情况，本文对水闸混凝土温控问题进行分析，提出相应的温控施工设计方案和流程，希望具有借鉴意义。

关键词：水闸混凝土温控施工技术控制

一、水闸温控动态控制原理

在对水闸工程进行设计和施工的过程中，会出现一些不合理情况，导致投入使用的水闸混凝土产生裂缝情况，所以在设计和施工中要尤其重视，通过进行理论计算，做好温度控制工作，做好施工过程中的实时调整，保证温控方案有效运行，保证施工过程中的经济效益，混凝土温控动态控制流程如下图所示。

第一，做好资料收集工作，并落实仿真计算。在对温控进行设计的过程中禁止出现偏差，资料收集是温控设计的核心工作，所以要做好对工程数据的收集，并对现场进行分析，对于施工现场的气温、地质、水文、水泥以及混凝土骨料方面的物理信息进行收集，其中混凝土骨料需要重视其热学反映和力学标准，对混凝土温度应力的相关公式进行应用，最后将实际采集的数据信息进行计算，混凝土的拉应力通常由混凝土基础温差、上下层温差和内外温差所决定，所以必须要对拉应力进行计算，保证温差在标准范围内，具体计算方法可以采用有限元仿真算法。混凝土温度应力通用公式涉及到以下参数分别是水平、垂直拉应力，安全系数、混凝土抗拉强度、极限拉伸和混凝土弹性模量，分别由σ、σy、k、Rt、εt、E表示，具体公式为

这种计算将固体热传导方程作为混凝土热工的原理，对注块体的相关条件等进行充分考虑，在对现场信息进行勘察的情况下，做好数据的分析工作，结合力学公式，采用有限单元法对混凝土浇筑体进行充分离散，在计算工程中，对施工过程中将要采用的温控措施进行模拟，其中涉及到混凝土浇注程序。

第二，温控方案设计，在具体温控方案的采用上，主要采用以下方法，首先对微膨胀水泥进行应用，这样混凝土抗裂能力极大提高，然后在水泥中添加一定的减水剂和粉煤灰，这样能够防止因为水化热情况导致的混凝土变形。接着采用通水冷却骨料，对混凝土进行冷拌，这样混凝土出机温度极大缩减，运输过程中导致的温度损失能够极大避免。另外，对浇筑程序进行合理安排，这样浇筑的速度能够极大提升，不同时间段浇筑的混凝土其时间间隔极大缩短，促进了混凝土浇筑质量，其中分层浇筑是一个不错的办法，对水管进行埋设，对混凝土进行通水冷却，这样水化热温升能够极大控制。接下来，对闸墩设置后浇带，这样能够缩减温度应力，对混凝土进行养护，覆盖薄膜，防止因为气温的变化导致裂缝产生，最后可以在浇筑体中放置温度计，这样能够对混凝土温度变化进行实时监测。

第三，对施工动态进行控制，在工程施工过程中，一定要按照设计图纸进行合理施工，严格落实设计人员交接工作中的注意事项，在施工和养护工作中仔细合理，并混凝土温度变化进行监测，并做好记录，对仿真计算结果和实际结果进行对比，对其拟合度进行检验，如果拟合度符合标准，表明该方案能够继续应用，具有合理性，如果拟合度偏差太大，就要做好总结，分析原因，对温控措施进行综合而分析，衷心计算拟合度，对温控方案进行调整，保证在之后的混凝土浇筑过程中能够具有合理性，从而对温度裂缝进行防止。相同条件下温控措施降温效果如下表所示。

三、结合工程实例

某水库因为闸墩出现了裂缝，所以要对溢洪道等进行改建，新修的溢洪道闸底板和闸墩等都采用整体结构设计的方法，堰体具有实用性，泄洪闸分为上游、中游和下游三个部分，其中每个部分的混凝土厚度都不相同，其分别是三点五米、六点五米和二点五米，关于溢流面，其主要采用C25钢筋混凝土，其厚度为零点八米，在这个混凝土中填充了素3混凝土，闸墩孔数为五，中墩的长宽高分别是二十三米、二百五十米和十八米，浇筑分为两次进行，浇筑的混凝土型号分别是C25和C30，闸墩和中墩之间的距离是十四点五米，两个边墩之间的距离为七十米。第一，采用的工程措施，对闸墩温差上限值进行设定，保证基础温差、上下层温差及内外温差条件为15℃.＜17℃、＜24℃。中三墩墩体采用常态混凝土，骨料是天然河砂及石灰岩碎石，水泥具有低热属性，保证水、水泥、粉煤灰好减水剂之间的比例能够达到相关标准。对于闸墩的浇筑工作进行分层，层数为三，如下表所示，浇筑之后要做好养护工作。

第二是温度场仿真计算，对三维有限元模型进行建立，充分考虑基岩对混凝土的作用，保证敦厚是闸墩附近位置厚度的两倍，对八节点六面体参元进行应用，混凝土跟时间推移弹性模量具有关系，不仅如此，还受到水化热、表面散入系数、导热系数及热膨胀系数的影响，对三维有限元浮动网格法进行应用，充分做好叠加求解工作，从而对浇筑五十天内的温度变化情况进行综合求解，对输出关键点龄期变化温度进行列表。

第三，一期混凝土施工结果对比，在仿真计算之后得出结论，其浇筑后中心温度、内外温差的最大值分别是35和16，都小于理论温差标准上限，但是实际中两个数值分别是42和23，接近上限值。混凝土实际两值都比理论上高7℃，达到理论上限，如果温度变化较快，裂缝极易产生，主要是因为因为投入成本少，没有进行模板养护。因此决定在接下来浇筑中应用冷却水管和骨料预冷措施，通过理论计算，能保证对最高温度和温差进行合理控制，最后在二期和三期中，采用通水冷却，两个温度数值分别是7和15℃，充分防止了裂缝的产生。

参考文献：

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[2]马跃先,陈晓光.水闸混凝土温控施工动态控制研究[J].施工技术,2007,No.28704:42-44.

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