船闸大体积混凝土温度裂缝控制措施

船闸大体积混凝土温度裂缝控制措施

袁 明

广西新港湾工程有限公司 广西 南宁市 530000

摘 要：结合贵港二线船闸大体积混凝土温度裂缝控制成功实例，在混凝土原材料、配合比、温度监测、养护等方面采取了一系列温度裂缝措施，通过施工过程中的不断对比优化，总结出船闸大体积混凝土温度裂缝控制关键技术，希望能在今后类似船闸工程中，起到借鉴参考价值。

关键词：大体积混凝土；温度裂缝；控裂

Control measures of temperature crack in bulk concrete of shiplock

Abstract: Combined with guigang er xian lock of mass concrete temperature crack control of successful examples, the concrete raw materials, mixture ratio, temperature monitoring, maintenance and other aspects has adopted a series of measures of temperature cracks, through comparing optimized constantly in the process of construction, sums up the key lock of mass concrete temperature crack control technology, hope to be able to in the future similar shiplocks, have reference value for reference.

Key words: Mass concrete；Temperature crack；Control the cracks；

1 引言

船闸工程属于大体积混凝土，大体积混凝土裂缝产生的原因有很多，其中主要的有温度裂缝。大体积混凝土温度裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起混凝土内部和混凝土表面的温差过大，由于混凝土的体积大，聚集在内部的水泥水化热不容易散发，混凝土内部温度降显著升高，而混凝土表面温度则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，此时，混凝土龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土表面产生温度裂缝。船闸大体积温度裂缝控制是施工中难点，采取合理有效的措施控制温度裂缝的发生，是船闸工程建设质量控制的重点内容。本文结合贵港二线船闸大体积混凝土温度裂缝控制的成功实例，在混凝土的原材料、配合比、温控措施等方面，总结出一系列船闸大体积温度裂缝控制措施。

2 工程概况

贵港二线船闸工程属于Ⅰ级通航建筑物，设计最大船舶等级为3000t级，船闸规模：280×34×5.8（m）（闸室有效尺度×口门宽×最小槛上水深），船闸主体段总长385.5m，其中包括上闸首段长46m，闸室段长272m，下闸首段长51.5m，检修门槽段长16m。混凝土总方量43万m³，浇筑方量大，属于典型大体积混凝土结构。船闸结构断面如图1。

图1 船闸结构断面

3 前期温度裂缝控制措施

贵港二线船闸裂缝控制措施主要从原材料、混凝土配合比、温控措施、养护措施等四个方面来展开布置，主要有如下控制措施：

（1）原材料方面：水泥采用中热鱼峰水泥，规格为P·MH42.5；粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰，矿粉规格为S95；粗骨料采购贵港当地石场碎石，材质为石灰岩，强度为103MPa，含泥量为0.6%-0.9%；细骨料采用河沙与机制砂合用，河沙的细度模数为1.8-1.9，含泥量为1.5%-2.0%，机制砂的细度模数为2.8-3.5，含泥量为0.8%；外加剂采用FDN-5缓凝型高效减水剂（萘系减水剂）； 拌合水采用地下水，PH值为7.3。

（2）配合比设计方面：混凝土的强度等级为C25，级配为三级配，配合比如下表1。

表1 混凝土配合比

（3）温控措施方面：砂石料仓、搅拌站上料台采用轻型钢棚遮阳，避免阳光直接照射在砂石料上，降低原材料的温度（夏季当地环境气温为39℃左右）。

拌合水采用螺杆式冷水机组降低拌合水温度，使用冷水机组使混凝土搅拌用水温度控制在3～6℃。螺杆式冷水机组型号为LS-100WSCS，制冷效率：60m³/h。

混凝土内部布设冷却水管，混凝土覆盖冷却水管后即开始通水冷却，采用潜水泵抽取深层低温江水充当冷却水，来水口与出水口均采用软管连接，使冷却水不污染未凝结的混凝土，

要定期改变冷却水管内水流的通水方向，冷却管内水流速度要大于或等于0.6m/s，混凝土内部温度与冷却水流温度之差不应超过25℃，根据降温速率来确定通水时间，一般为14d左右。冷却水管采用外径40mm、壁厚2.5mm的钢管，每层冷却水管有一个进水口，两个出水口，冷却水管间距为2m，在仓面内“S形”布置。冷却水管安装完成后，浇筑前应做通水检查，应保证冷却水管密封不漏水。冷却水管布置如图2。

图2 船冷却水管布置图

（4）养护措施：混凝土浇筑完毕后12~18h内开始进行洒水养护，确保混凝土处于湿润状态。模板拆除后及时覆盖土工布，浇水使土工布保持湿润状态，安排专人24小时浇水养护，养护时间不少于14天。

4数据监测采集

贵港二线船闸工程混凝土内表温度监测采用NZWD型温度计，整个船闸共布置96套温度计，其中闸室布设32套，闸首布设40套，上游导航墙布设12套，下游导航墙布设12套，用以掌握主体段混凝土浇筑后的水化热温升，进而采取合理的温控措施，减少混凝土的裂缝的发生。根据监测数据结果（以混凝土内部温度不超过70℃，内表温度差不超过25℃来控制），不断优化裂缝控制措施，直到满足裂缝控制要求。

混凝土各种原材料温度（如砂石料、拌合水）、混凝土出机口温度、混凝土入仓温度采用红外线测温仪和插入式温度计进行测量进行测量收集。典型仓面温度计埋设5套，其中2套用来监测混凝土表面温度，埋设在距混凝土表面50mm深度处，另外3套埋设在结构中心位置，用来监测混凝土内部最高温度。典型仓面温度计布置图（图3）与混凝土温度监测数据统计（图4）如下。

图3 典型仓面温度计布置图

通过对前期混凝土温度监测数据的统计分析，主要由于混凝土产生的水化热过高，导致混凝土内部温度达到74.8℃，内表温度差最大为34.7℃，本仓面混凝土出现了3条纵向裂缝，控裂效果不佳。

5温度裂缝控制措施的优化

针对以上情况，采取了以下改进措施：

1. 对于混凝土产生的水化热过大，采取了优化配合比的措施，减水剂更换为FSP标准型高效减水剂（标准型聚羧酸高效减水剂），减少水泥用量，加大了掺合料的用量，优化后的配合比如下表2。

表2 混凝土优化配合比

2. 通过对原材料温度、混凝土出机口温度、混凝土入仓温度监测数据的采集，均达不到原先设定要求，采取了在水泥罐顶部安装冷却水喷淋系统，定时使用冷却水喷水，使罐体表面始终保持湿润状态，以达到降低罐体内胶凝材料温度的作用，同样在砂石料仓采取喷雾系降温，如下图6。

图5 砂石料仓喷雾系统

（3）混凝土分层厚度不大于3.0m，其中基础强约束区不大于1.5m。

（4）混凝土浇筑时间尽量避开中午温度较高时开盘浇筑，充分利用早晚、夜间及阴天进行混凝土浇筑，提高混凝土的浇筑强度，缩短混凝土的曝晒时间。

（5）浇筑混凝土之前，如基底、下层混凝土及模板经过太阳暴晒，宜先进行洒水湿润再浇入混凝土。混凝土浇筑时应分层摊铺，摊铺厚度不宜大于300mm，振捣上层混凝土时，要插入下层混凝土50mm左右。

（6）在混凝土浇筑过程中，为防止外界气温过高，仓面新浇筑的混凝土温度回升过快，对已经振捣好的混凝土表面采取湿润的土工布进行覆盖。

通过对温控措施优化后混凝土温度监测数据的统计分析，混凝土内部最高温度为63.9℃，内表温度差最大为21.5℃，本仓面混凝土未出现裂缝，控裂效果良好。温度监测数据统计如图5。

6温度裂缝控制效果

采取了优化温度裂缝措施后，通过后期对实体混凝土的检测跟踪，未发现有害裂缝，仅有少数表面裂缝产生，整体控裂效果较好。经第三方检测单位对混凝土超声波检测合格，取得了质监站、业主、监理的一致好评。

7结论

船闸大体积混凝土温度裂缝的控制从混凝土配合比的设计着手，采取低热水泥、高效减水剂，以减少混凝土本身的水化热；再辅助原材料冷却水降温系统、冷却水循环通水系统、有效的养护等一系列措施。结合对温度监测数据采集分析，应用“PDCA”动态控制原理，应用数据合理改进控制措施，使混凝土内部最高温度与内表温差数据在允许范围内，可以有效的抑制混凝土裂缝的产生，保证了工程质量，该施工技术可作为类似工程的参考。

参考文献：

[1] 《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）[S].北京：中国计划出版社，2009.

[2] 《水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规范》（JTS 202-1-2010）[S].北京：人民交通出版社，2010.

[3] 《普通混凝土配合比设计规范》（JGJ55-2011）[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

作者简介：袁明，男，1979年8月出生，本科学历，中级工程师职称，主要从事船闸工程、土建土石方工程、港口与航道工程等方面研究。