水闸大体积混凝土施工温度控制

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水闸大体积混凝土施工温度控制
【摘要】混凝土结构裂缝是大体积混凝土常见的质量问题,温度控制是大体积混凝土工程施工质量控制的重点。

文章通过结合水闸工程，从合理的材料配合比、施工工艺、测温监控等方面进行控制，对于提高混凝土结构本身强度及有效地减少和防止温度裂缝的出现效果显著。

【关键词】大体积混凝土；结构裂缝；控制措施
郑百强
广州市水电建设工程有限公司 广东广州 510000
1、前言
大体积混凝土，即浇筑块体尺寸较大，需要考虑采取温度控制措施以减少裂缝发生几率的混凝土，也是预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。

防止混凝土裂缝,是现代大体积混凝土结构设计、施工中十分重要的研究课题。

因为，混凝土结构一旦产生裂缝，混凝土内的水泥成分随裂缝中的渗水析出，致使混凝土强度降低，同时钢筋也很快锈蚀、断面减小直至断裂，从而破坏了结构的整体性，改变了混凝土内部应力分布，使混凝土结构发生破坏。

现在水利工程建设中大体积混凝土结构施工比较常见，因此，大体积混凝土温度裂缝问题在水闸施工中也受到了各参建单位的高度重视。

裂缝产生的主要原因有：水化热与约束，地基和老混凝土与约束，温差与约束，混凝土收缩与约束等。

这些原因中除第四个与水分蒸发有关，其余三个全部与施工中的混凝土温度有关，因此温度控制成为大体积混凝土工程施工质量控制的重点，下面将结合具体的水闸工程就大体积混凝土工程施工温度控制技术进行浅析。

2、工程案例
水闸对于水利工程施工有着至关重要的作用，而水闸关键部位的质量控制则是水闸持续正常运行的保障。

某水闸位于出海口，主要作用是阻挡海潮、防洪防涝、航运通行、紧急调水等等，所能允许的极限排涝量为640m 3/s,水闸闸孔的宽度为58m，闸底的高程为1.4m。

底板和闸墩的原材料使用的是C40型混凝土，底板一共制作了三块，其中每块的厚度都为2.4m，底面面积为800m 2
;而闸墩长度为28m，高度为8m，厚度为3m，总体积约为670m 3。

在对这两个部位进行混凝土施工时，要按大体积施工为标准对施工的质量进行控制，并应该符合其他质量控制标准。

3、混凝土施工裂缝控制方式
大体积混凝土浇筑技术的浇筑质量直接影响到混凝土凝固以后的质量，如果对混凝土凝固以后开裂的原理不了解，那么当遇到这类问题时，将不知道如何处理，所以无法对整体的施工质量进行控制。

裂缝产生的主要原因有两点，一是混凝土在刚开始凝固时，流体变为固体，会发生体积收缩或者因为水分的挥发而产生体积收缩，最终形成的收缩裂缝；二是混凝土在凝固时内部和外部会有温差，由于温差而产生的温度裂缝。

所以混凝土的裂缝控制就需要针对这两种情况，采取相应措施。

3.1 根据实际需求挑选原料，找出最佳配料比
该水闸工程的底板和闸墩使用的原材料为C40型混凝土。

最佳配料比的选择:初始配料比的设计可以参考工程设计所提出的配料比，结合当前实际情况，采用比较的方法进行配料比设计。

然后对不同强度的混凝土进行实验，主要是C30和C40两种强度类型的混凝土。

对C30和C40两种混凝土分别进行配料比性能检测，当各项性能满足施工要求以后，将该配料比设计方案进行提交，然后设计温度控制实验。

经过性能测试与温度控制之后最终确认最佳配料比。

3.2 规划混凝土浇筑工艺3.2.1 底板混凝土施工工艺
该水闸工程一共有十一块底板，其中包括三块位于闸室的底板，位于边部的底板两块，厚度都是2.4m，长度为28.4m，宽度为28.3m；中间部分的底板一块，厚度为1.4m，长度为28.4m，宽度为28.3m；左右两边侧墙位置的底板各有一块，厚度为1m。

外河测有三块，每块厚度为1m；内河侧也有三块，厚度为1.1m。

为了防止混凝土在凝固期间，各底板之间会产生相互作用力使得底板发生形变，所以把中间部分的底板和周围底板之间的接缝设置成锯齿形状。

为了使得混凝土浇筑能高效、有序进行，中间部分的底板浇筑放到最后进行。

混凝土施工方式：利用浇筑专用泵将混凝土送入底板进行混凝土浇筑，浇筑首先从长边开始，按照阶梯状分层浇筑，台阶的宽度约为250cm。

每次混凝土浇筑量和浇筑时间间隔都应该遵守相关规定，避免生成冷缝。

3.2.2 闸墩混凝土施工工艺
当底板混凝土的机械强度达到设计要求值的80%时，就可以开始进行闸墩混凝土施工。

闸墩混凝土施工方式同样为分层施工方式，具体分层为：地下4m 到地下1m，地下1m 到地表4m，地上4m 到10m。

闸墩胸墙下方部分的混凝土施工需要两侧同时进行，利用串筒下料，串筒与施工面之间的距离在2m 以内，每层混凝土浇筑量为28m 3，厚度为0.3m。

每个闸墩施工需要用到4个串筒，同时下料，每个点每次下料约为7m 3
混凝土在振捣时，必须严格按照要求执行，振捣时注意振捣的幅度，幅度不能过小防止有些部位漏振；也不能过大，幅度过大很容易使模板发生形变。

如果发现有水分的残留，则在下次混凝土施工之前先把水分清理干净。

3.2.3 混凝土维护工作
水闸工程在进行混凝土施工时，最大的特征就是工程整体体积比较大，而混凝土凝固时集中放热，使得混凝土内部的温度比较高，而外部的温度比较低，当温差形成以后由于热胀冷缩的原理使得混凝土产生裂缝，影响混凝土施工质量。

闸墩混凝土施工时使用的模板为钢制材料，施工完成以后马上在底板上添加了一层塑料膜，再添加了一层土工布，最后用固定装置进行固定。

因为底板部分的温度不是很高，只需要保持这个温度，不需要额外的冷却装置。

优化施工工艺，尽量缩短混凝土浇筑的时间，降低浇筑温度受外界环境的影响程度；分层浇筑，严格控制每层浇筑的时间；施工完成以后，及时覆盖保温膜稳定混凝土外表面温度，减少内外温差。

3.3 投入测温装置，缩小内外温差
为了尽量缩小内外温差，降低温度裂缝出现的可能性，特意投入测温装置，对施工现场的混凝土温度进行监控测量。

测温实验一共
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有三组，一组位于底板的中间部分，一组位于底板的边缘部分，一组
位于闸墩中间部分。

具体情况如图一。

图一 测温点的选择
垂直方向，每隔0.5m 设置一个测温点，所以A 组一共有6个点，B 组和C 组一共有5
个点。

测温点布置如图二。

图二 测温点布置
测温使用专业的测温计，将测温计的探头提前埋到指定位置，等到底板的混凝土开始凝固时记录温度，定期对温度数据进行记录。

下面就以某天的温度测量数据为例。

根据温度测量数据，测得混凝土中心部位的温度达到最大值，在施工完成以后的2-3d 温度达到最高峰值，而后会慢慢降低。

所选3个测温点的温差最大值分别为24.4度、24.5度以及24.3度，符合所规定的要求。

这就说明了所采取的控温方法具有一定的效果。

4、结束语
混凝土施工技术是当前水利工程施工当中最常用的一种施工技术。

混凝土施工过程中由于种种原因会产生裂缝，其中温度裂缝最为常见。

如果采取科学的控温方法尽量避免温度裂缝的出现成为当前水
利工程施工所需要解决的重要问题。

本文结合某水闸工程的具体案例，提出了一些温度控制措施，并进行了相关实验，实验结果表明这些措施具有一定的效果，所完成的工程质量符合工程设计要求。

参考文献：
[1]马存兵,傅锬.浅谈水闸大体积混凝土温度控制技术[J].城市建设理论研究,2013(15)
[2]张浩东,余兴华,高同喜,高同美.水闸大体积混凝土温控与防裂方案研究[J].河南水利与南水北调,2014(14):109-110
（上接第80页）
地貌等都造成了一定的影响，改变了原有地貌，破坏了植被，改变了土层的结构，使得土壤保持水土的能力大大降低，具体表现有以下几点：
(1)对施工范围内的影响：改变了原有地貌，破坏了植被，改变了土层的结构，使得土壤保持水土的能力大大降低，严重破坏了施工区域内的生态环境。

(2)对公路工程周围区域的影响：在公路工程施工范围内，由于植被的破坏以及地表土层结构的改变等原因，当地的水土流失程度将十分严重，如果不及时采取应急处理措施，水土流失将携带部分固体物质进入地势较低的河道，使得河道泥沙含量提高，抬高河床，使沿岸居民的生活受到威胁；如果携带的固体物质堆积在道路上，会产生大量的扬沙，降低当地的空气质量，妨碍了周围居民的出行。

(3)对整个社会环境的影响：本公路工程的建设目的就是促进当地的经济发展，提升当地的经济实力，改善当地人民的生活。

但是如果一味地追求经济效益而忽略生态环境的保护，为节约施工成本而不采取相应的水土保持措施，那么不但会对当地生态环境造成严重破坏，还会影响当地经济发展的可持续性。

7、预测总结
7.1 结论
本公路工程一共对30hm 2
的施工区域造成了破坏；工程施工过程中挖土4.5万m 3
，从外部调入34.5万m 3
土方，填土总量为39万m 3，所以工程中并不会产生额外的废土废渣。

工程的水土流失总量为1941吨，其中原地貌流失量为49吨，新增的流失量为1892吨。

7.2 结果分析
从预测的结果来看，本公路工程新增流失量预测为1892吨，占水土流失总量的绝大部分，其中施工进行期间新增的水土流失量预测为1332吨，而自然生长期新增的水土流失量预测为580吨，两者比例约为2.3:1，显而易见，施工进行期间是水土流失治理的关键时期。

7.3 水土流失防治方案
经过一系列的计算与分析后可得知施工进行期间是最佳水土流失防治时机，关键治理部分为工程的路基部分。

在确认了关键治理时机与关键治理部位以后，就要采取针对性的治理方案，将施工过程中的水土流失造成的损失降到最低。

本公路工程将工程处理方案、应急处理方案以及植被防治措施三者结合在一起，形成科学合理的水土流失防治体系。

工程处理方案是利用工程护栏对水土流失严重的区域进行保护；植被防治措施是指在原本植被被破坏的区域加种临时草皮等，尽量保持水土，还能起到净化环境的作用。

本公路工程从2014年6月份开始动工，到次年5月份工程建设完成。

由于工程开始动工时，当地就进入了夏季，降雨量比较多，所以要注意施工进度的安排，对于开挖等动作比较大的施工步骤尽量安排到雨季过后；对于其他普通施工步骤，在施工之前需要在对应区域内加设保护措施，尽量减少水土的流失。

8、结语
水土流失预测研究是公路工程施工必备的基础工作之一，它可以了解公路工程每一部分的施工工艺、每一道施工工序分别对水土流失造成的影响程度，便于抓住水土流失防治的关键环节，重点对某道工序或者某几道工序进行改良或者增加治理措施，有效控制工程施工范围内的水土流失程度。

所以，施工单位、建设单位与监理方要多进
行交流沟通，保证水土流失预测的科学性与合理性，将先进的水土流失预测方法、预测技术与预测手段等应用到实际工程施工当中来，使得施工正常进行的同时做好生态环境保护工作。

参考文献：
[1]龚时慧.公路建设项目水土流失预测方法浅析[J].公路交通技术, 2013(6):156-159
[2]国辉.开发建设项目工程中的水土流失预测方法分析[J].黑龙江科技信息, 2015(13)。