混凝土防裂技术(交流材料)

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- 1 - 南水北调泵站工程建设技术成果交流南水北调淮安四站工程高温季节大体积泵送混凝土防裂措施南水北调东线江苏水源有限责任公司沈朝晖2010 年6 月20 日一、前言淮安四站工程位于江苏省淮安市楚州区三堡乡境内里运河与灌溉总渠交汇处，和已建成的淮安一、二、三站共同组成南水北调东线一期工程的第二个梯级。

工程选用四台叶轮直径为3.0m 的全调节立式轴流泵机组，单机流量33.4m 3 /s，配套电机功率2500kW ，设计规模为100m 3 /s，总装机容量为10000KW 。

泵站采用肘形流道进水、平直管出水，快速闸门断流。

淮安四站工程施工采用泵送混凝土型式，主体工程于2006 年2 月开工，由于工期要求，泵站中的结构最复杂的进水流道等大体积混凝土结构需在高温季节浇筑，为此我们组织了科研院所及监理、施工单位，对混凝土裂缝产生机理进行分析研究，结合工程实际情况，对混凝土的具体施工浇筑- 2 - 过程、施工分层方法、养护过程、拆模时间、施工间歇时间、层间施工间歇时间、养护方法、表面保温方法（保温材料材质、保温材料厚度、复合保温方法、保温时间、保温拆除时间）制定了具体的施工方案。

二、混凝土防裂措施混凝土产生裂缝的原因有许多种，实践证明，大体积混凝土产生裂缝的主要原因为收缩裂缝。

大体积混凝土浇筑后，由于水泥在水化凝结过程中，要散发大

量的水化热，因而使混凝土体积膨胀，此时，混凝土产生较小压应力。

待达到最高温度以后，随着热量向外部介质散发，温度将由最高温度降至一全稳定温度或冷稳定温度场，将产生一个温差。

如果浇筑温度大于稳定温度（准稳定温度场），这个温差就更大。

这时，混凝土因为降温，将发生体积收缩，由于受周围约束将出现拉应力，当产生的拉应力大于此时混凝土材料本身所能提供的抗拉强度时，就产生了裂缝。

从以上收缩裂缝产生机理分析可以知道，减少混凝土入仓温度及内外温差显得尤为重要，因此，根据现场浇筑时具体情况，我们制定了混凝土入仓温度不大于30℃，混凝土内外温差不大于25℃控制指标。

主要从以下几方面进行了控制。

（一）混凝土配合比控制为满足设计单位提出的混凝土需达到抗冻融指标F50- 3 - 要求，本次配合比设计中水泥用量较大，我们主要从砂率、添加剂等方面进行了优化。

浇筑过程中，根据情况在满足砼泵送要求的前提下尽可能降低坍落度，但严格控制16cm 以内；在混凝土中适当掺入粉煤灰和外加剂；采用两级配石子；在砼中掺入掺量为0.9kg/m3 的抗裂纤维，以提高砼的抗裂性能。

混凝土配合比表单位kg 水水泥砂子石子粉湈灰0.464 1 1.772 2.905 0.106 水泥山东沂州水泥厂生产，按规范规定对进场的水

泥进行取样试验，合格后方可使用；黄砂采用骆马湖砂，细度模数为2.43.0；石子石子来源主要是盱眙，碎石采用两级配，其规格分别为16～31.5mm 和10～20mm ，掺量各为50 ，砂、石的含泥量严格控制在规定的允许范围内；外加剂采用南京水科院生产的HLC-F2 型高效缓凝减水剂；粉煤灰采用连云港电厂粉煤灰，按规定要求，检验合格后使用；砼抗裂纤维采用上海固芭工程材料有限公司生产的- 4 - Gobafiber B 型产品；拌和用水地下井水。

（二）控制混凝土入仓温度

1、选择适当浇筑时间。

注意浇筑期的气象趋势，尽量选择阴天进行浇筑，以达到控制砼浇筑温度的目的；若无法避开晴天，则选择傍晚开始浇筑；

2、拌和用水采用地下水。

由于地下水温度较低，约17℃，砼拌和用水采用地下水，以降低混凝土的入仓温度，当气温过高时，在拌和系统的水箱中投放冰块，经现场试验，加冰块后砼拌和用水的温度降幅约3-4℃左右；

3、用地下水连续喷淋石子。

在开仓浇筑前一天及浇筑过程中用地下水连续喷淋料场石子，好处有两点，一是可以降低石子的表面温度，降低砼入仓温度；二是石子内部吸入一定的水分后，可补充砼内部因水化热反应所需的水分。

4、用彩条布覆盖黄砂。

用黄砂表面用彩条布覆盖遮阳，以降低黄砂的表面温度；

5、集料仓上方搭设凉棚。

在粗细骨料集料仓上方搭设凉棚，避免阳光直射；

6、砼浇筑仓面上搭设防晒网。

在砼浇筑仓面用防晒网搭设凉棚，并对砼浇筑仓面周围洒水雾化，以降低砼浇筑仓面的环境温度；从现场情况温度测试情况看，在晴天中午降温效果尤其明显。

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7、水泥罐降温。

在拌和系统水泥罐四周裹一层土工布，其顶部安装喷淋水管，在浇筑前一天开始对水泥罐表面喷水降温，在浇筑过程中连续喷淋，以降低水泥罐内的水泥温度；

8、覆盖混凝土输送管道。

从砼输送泵出口至浇筑现场的输送管道在浇筑前用两层草包覆盖遮阳，并不停洒水降温。

控温措施采用前后温度对比表温度（ºC）控温措施采取后采取前备注拌和用水采用地下水-7 0 混凝土降温值用地下水连续喷淋石子2225 3032 石子温度用彩条布覆盖黄砂30 35 黄砂温度砼浇筑仓面上搭设防晒网-3-10 0 仓面降温值水泥罐降温4050 7080 水泥最高温度覆盖混凝土输送管道5 10 混凝土升温值（三）加密钢筋主要对以下二个部位进行了钢筋加密

1、由于流道形状不规则，钢筋间距难以控制，部分位置钢筋间

距过大，对这部分进行了钢筋加密；

2、为减少混凝土体积，设计中在混凝土较厚的部位加设浆砌块石墩墙，但根据河海大学数值仿真模拟计算结果显示，由于浆砌块石墩墙与混凝土为两种材料，收缩变形不一样，- 6 - 易产生裂缝。

考虑到上述因素，在浆砌块石墩墙周围加设了一层钢筋网。

（四）布置冷却水管布置冷却水管为一系列防裂措施中最重要的一个环节，由于高温季节施工，混凝土入仓温度较高，降低混凝土水化热而产生内部高温显得尤为重要。

1、冷却水管材质选择。

由于进水流道为流线型曲面型，且每层的曲率半径不同，若采用钢管，则钢管弯曲的难度大，弯曲工作量大，接头数量多，在仓面有限的空间内敷设焊接的难度大。

确定采用外径为5cm 聚乙烯高强钢丝内衬塑料管，则因其具有一定的柔韧性，在仓面敷设较方便。

理论计算聚乙烯高强钢丝内衬塑料管导热系数约为薄壁钢管导热系数的0.75 倍，其传热性能要差一点。

但这并不一定是缺点，因为导热系数小时，冷却水管周围砼的温度梯度较小，从而会减少水管周围砼产生微裂缝的危险。

3、布置方式。

冷却水管均按水平布设，层距0.4m，管边距墙面0.4m （详