南水北調(diào)中線工程某段渡槽槽身混凝土防裂措施

□譚金峰 □王 飛 □劉新生

（河南水利建筑工程有限公司）

一、工程概況

南水北調(diào)中線一期工程輝縣段三里莊排水渡槽位于輝縣市境內(nèi)。渡槽全長174m，其結(jié)構(gòu)為預應力混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，槽身高4.16m（典型斷面），寬6m，最大跨度為25m，主梁斷面尺寸1.3m×1.6m，槽身側(cè)墻壁厚0.5m，槽身混凝土設計指標為C50W6F200。

渡槽槽身計劃于2010年8月份開始施工，由于整個施工期跨越汛期及高溫天氣，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，高溫天氣施工，混凝土很容易產(chǎn)生裂縫，并且槽身混凝土的混凝土內(nèi)外溫差大、自身結(jié)構(gòu)約束及自重應力大等特點，槽身裂縫的預防是本工程施工的重點和難點。

二、裂縫的成因分析

（一）混凝土自身結(jié)構(gòu)約束及自重應力大

混凝土自身結(jié)構(gòu)約束及自重應力大也是混凝土產(chǎn)生裂縫的原因。高標號混凝土配合比水泥用量大（432kg/m3），骨料粒徑小（5～20），泵送混凝土坍落度大（22）是引起自收縮的主要因素。環(huán)境溫度、濕度達不到要求是造成混凝土水分蒸發(fā)引起干縮的主要因素；上下層混凝土施工時間間隔過長是產(chǎn)生自身的約束力的主要因素。

（二）混凝土內(nèi)外溫差大

混凝土內(nèi)部溫度高、內(nèi)外溫差大是裂縫產(chǎn)生的主要原因，導致的因素為：原材料溫度高，拌合系統(tǒng)無制冷設備。資料顯示，本地夏季平均溫度在30℃以上，且早晚溫差大，經(jīng)5次現(xiàn)場實際測量為（7月份上午10點）：水泥溫度50℃，砂子溫度27℃，中石溫度30℃，小石溫度28℃，水溫度22℃，導致拌制的混凝土出機口溫度高達28℃，澆筑倉面溫度達32℃，水泥用量大，細度小，水泥水化導致內(nèi)部溫升快，峰值高。資料顯示C50混凝土配合比水泥用量為432kg/m3，水泥平均細度為0.9%，混凝土39h達到最高溫升，峰值達59℃；混凝土內(nèi)部溫度峰值與環(huán)境溫差值大，再加上本地早晚溫差大（夏季溫差達18℃），溫度驟降導致混凝土承受較大溫度梯度產(chǎn)生的應力。

（三）施工過程中混凝土養(yǎng)護不到位

因結(jié)構(gòu)形式復雜，施工中養(yǎng)護難度大，導致新澆筑的混凝土養(yǎng)護不到位或養(yǎng)護不均勻；拆模后以涂刷養(yǎng)護劑形式養(yǎng)護，難以達到養(yǎng)護要求。

另外，對高標號混凝土特性認識不足，預防措施制定、執(zhí)行不夠完善，也是發(fā)生裂縫的主要原因之一。

三、提高混凝土抗裂性的措施

針對三里莊渡槽的特殊結(jié)構(gòu)和槽身混凝土的各項設計指標，提高混凝土結(jié)構(gòu)抗裂性能所采取的措施包括以下幾個方面：一是優(yōu)選混凝土原材料和優(yōu)化配合比，提高混凝土材料自身抗裂能力；二是采取施工措施，創(chuàng)造混凝土適應的人為外部環(huán)境（溫度、濕度約束條件等）。

（一）提高混凝土材料自身抗裂能力采取的措施

1.合理選用外加劑如聚羧酸系列，以降低混凝土用水量，減少水泥用量并可提高混凝土極限拉伸值。

2.選用發(fā)熱量低的低熱硅酸鹽水泥，降低水泥自身水化熱。

3.選擇線膨脹系數(shù)小的優(yōu)質(zhì)骨料，減小混凝土的線膨脹系數(shù)。

4.適當摻用摻合料，如粉煤灰（摻量20%），降低水泥用量減少水化熱。

5.優(yōu)化混凝土配合比，適當減小坍落度，盡量降低水膠比。

6.與水泥廠家（新鄉(xiāng)孟電水泥）商定適當加粗水泥顆粒粒徑（2%～4%），延緩水泥水化熱發(fā)生時間。

（二）施工時采取的技術措施

1.降低混凝土出倉及澆筑溫度，采取以下措施降低混凝土澆筑溫度。

降低原材料溫度：骨料堆搭設遮陽棚，防陽光直射；砂堆堆高存放；增加水泥儲存量，適當延長水泥儲存時間。降低水泥溫度：控制拌合用水溫度，采取加冰屑將拌合用水溫度降到低于4℃。

2.減少運輸過程中的熱交換?；炷涟韬?、運輸過程中加設保溫、遮陽裝置，對配料機、提升料斗、拌合機等采用隔熱板進行封閉隔熱，混凝土攪拌運輸車用保溫材料包裹，以減少熱交換，嚴格控制混凝土運輸時間。

3.澆筑倉面搭設遮陽棚并采取噴霧降溫，創(chuàng)造人為小環(huán)境，在渡槽底部采用彩布條等進行封堵，避免形成空氣對流，收倉后及時對施工倉面進行覆蓋。

4.在夏季選擇晚上開倉澆筑。采取以上措施后，保證混凝土入倉溫度≤22℃。

5.埋設冷卻水管，通水降低混凝土內(nèi)部水化熱溫度。根據(jù)實驗測得的混凝土溫升曲線，通過計算，在主次梁及槽身側(cè)墻中間每隔0.5m埋設一根鐵質(zhì)冷卻水管，嚴格控制冷卻用水的水溫和管內(nèi)水的流向、流速與流量和通水時間，防止由于水化熱引起的混凝土過快溫升和因冷卻水控制不當而造成混凝土受激；并根據(jù)環(huán)境溫度變化和混凝土溫升曲線變化適當調(diào)整冷卻水參數(shù)。如6月份主梁冷卻水的初始水溫控制在15℃左右，早起通水流速和流量分別為1.20和5.43；混凝土澆筑48h后，改變通水方向，適當提高冷卻用水水溫；當混凝土內(nèi)部溫度達到最高時，再適當降低冷卻水流量和流速；而后隨著混凝土內(nèi)部溫度降低，逐步減少冷卻水流量和流速，但要注意控制混凝土內(nèi)部溫度要逐步降低，不可降的太快，控制在3℃左右，當混凝土內(nèi)部溫度降到35℃時，可停止通水，該歷時一般為7d左右。

6.混凝土表面保溫。在混凝土模板外側(cè)粘貼1.0～2.0cm厚的保溫板，可減小混凝土的內(nèi)外溫差，防止早期裂縫出現(xiàn)，還可防因晝夜溫差變化和寒潮突襲引起的混凝土表面冷縮。

7.及早施加預應力。高溫季節(jié)澆筑的混凝土溫度較高，外界溫度也較高，混凝土內(nèi)外溫差較小，所以混凝土的早期降溫收縮較均勻。高溫季節(jié)過后，外界溫度有所降低，混凝土內(nèi)外溫差較大，混凝土降溫收縮不均勻，容易導致開裂。因此，在高溫季節(jié)澆筑的槽身混凝土達到設計強度后，及早施加預應力，可以緩解早期降溫引起混凝土應力較大的狀況，避免后期出現(xiàn)裂縫。

8.在晝夜溫差大的季節(jié)，拆模時間可以延遲到7d以后，可降低由于拆模導致混凝土表面溫差大產(chǎn)生的裂縫。

9.加強混凝土養(yǎng)護工作。在高溫季節(jié)澆筑的混凝土及時采取保濕措施，減少由于水分蒸發(fā)過快而引起的混凝土龜裂。

四、結(jié)語

混凝土防裂是一項綜合技術，選用優(yōu)質(zhì)材料是基礎，采取施工措施是關鍵，后期養(yǎng)護是保證。只有做到施工前預防、施工中落實、施工后重視，就可以保證混凝土不發(fā)生裂縫。

根據(jù)三里莊溝渡槽的技術要求和其自身的特點，在槽身混凝土澆筑過程中只有采取了以上防裂措施，從全過程控制，才可以大大降低裂縫發(fā)生的概率，可以有效防止槽身在施工時發(fā)生裂縫，保證工程的施工質(zhì)量。