闸底板大体积混凝土施工质量控制

李庚文

（灌南县水利建筑工程有限公司，江苏连云港 222500）

1 大体积混凝土的特点

大体积混凝土主要特点是：结构截面大、混凝土强度等级高、水泥用量多。水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度应力是导致混凝土产生裂缝的原因。

2 工程概况

连云港市义泽河闸位于连云港市灌南县境内的义泽河上，该河流属淮河流域沂沭泗地区灌河水系，闸址位于义泽河与盐河交叉东侧约500 m处。本工程主要任务包括：老闸拆除，新建3孔设计流量291 m3/s闸，其中边孔每孔净宽10.0 m，中孔净宽16.0 m，闸室上游设9 m宽公路桥；升卧式平板钢闸门16 m×7.8 m 1块、10 m×7.8 m 2块，相应配套 1台QHQ-2×350 kN 和 2台 QHQ-2×225 kN固定卷扬式启闭机及电气设备；25 m长钢筋混凝土消力池，30 m长海漫，上下游设灌砌块石护底、护坡。

闸室底板顺水流方向17 m，垂直水流方向41.4 m，厚2.2 m，C25钢筋混凝土结构。分3节，中间一节为24 m×17 m，两边均为 7.7 m×17 m，其间通过1 m宽的后浇带铰接。中间一节混凝土方量为970 m3（本工程单次最大浇筑方量），采用商品混凝土。于2009年5月21日开始浇筑闸底板两边块混凝土（658 m3），浇筑持续时间17 h，滞后12 h开始浇筑闸底板中间块混凝土（960 m3），浇筑持续时间24 h。

3 混凝土裂缝原因分析

（1）收缩裂缝

影响混凝土收缩的主要因素是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品种。混凝土中的用水量和水泥用量越多，混凝土收缩越大。水泥品种对干缩量及收缩量也有很大的影响，一般中低热水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。

（2）温差裂缝

闸室底板由于体积大，水泥水化热聚集在内部不易散发，浇筑初期混凝土内部温度显著升高，外表散热快，形成较大的内外温差，内部产生压应力，外部产生拉应力，如内外温差过大（25℃以上），则混凝土表面将产生裂纹。温差的产生主要有三种情况：一是在混凝土浇筑初期，这一阶段产生大量的水化热，形成内外温差并导致混凝土开裂，这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3 d；二是在拆模前后，这时混凝土表面温度下降很快，从而导致裂缝产生；三是当混凝土内部温度达到高峰值后，热量逐渐散发至使用温度或最低温度，其与最高温度的差值即内部温差。这三种温差都会使混凝土产生裂缝，但影响最严重的是水化热引起的内外温差。在浇筑后期，当混凝土内部逐渐散热冷却、产生收缩时，却受到已硬化混凝土的约束，不能自由收缩，在其接触处将产生很大的拉应力。温差越大，约束程度越高，产生的拉应力也越大。当拉应力超过混凝土当时龄期的极限抗拉强度时即产生裂缝，裂缝从基底开始向上发展，甚至贯穿整个混凝土断面，由此将给工程带来严重的危害。

（3）安定性裂缝

安定性裂缝表现为龟裂，主要是由于水泥安定性不合格而引起的。

4 施工措施

要防止底板结构浇筑后产生裂缝，就要降低混凝土的温度应力，这就必须控制浇筑后混凝土的内外温差不宜超过25℃。可采取以下措施：

（1）优化混凝土配合比设计

水泥采用《海螺牌》P.O42.5级普通硅酸盐水泥；黄砂采用宿迁骆马湖砂，细度模数为2.6～2.7，含泥量≤3%；碎石采用连云港东山碎石，级配5~31.5 mm与5~16 mm，含泥量≤1%；泵送剂采用江苏苏博特新材料股份有限公司产的SBTJMR-10（缓凝、泵送）混凝土高效减水剂；粉煤灰采用连云港市节能建材厂的Ⅱ级灰；矿粉采用山东日照钢铁厂的S95矿渣微粉。

C25混凝土配比设计。水∶（水泥+粉煤灰+矿粉）∶碎石∶砂∶泵送剂=0.5∶（0.66+0.15+0.19）∶3.45∶2.3∶0.016；水灰比 0.5，砂率 40%，坍落度 140±20 mm，初凝时间4 h。

（2）混凝土拌和、输送

根据设计图纸尺寸，本工程的中间一块闸底板，平面尺寸为24 m×17 m，底板厚度为2.2 m，经计算，最大浇筑面积约408 m2，混凝土浇筑量约970 m3，是本工程混凝土施工中一次浇筑面积最大的部位。底板混凝土浇筑考虑分7层浇筑，每层浇筑厚度约为31 cm，为保证上、下层混凝土拌和物间不产生冷缝，在下层混凝土未初凝前即开始覆盖上层混凝土，因此，混凝土最大生产强度为：

式中：

Amax—最大底板块面积，Amax=24×17=408 m2；

t2—初凝时间，普通硅酸盐水泥考虑使用缓凝剂，根据有关试验成果和经验，t2=4 h；

t1—混凝土运输时间，按最长距离考虑取t1=0.333 h；

K—时间利用系数，K=0.9。

混凝土公司有两台拌和机，拌和机容量均为1.2 m3，出料约120 m3/h。因运输时间较长（20 min），项目经理部与混凝土公司达成协议，在浇筑闸底板混凝土期间，由混凝土公司提前与其他需货方协商安排好，以保证集中力量供料。

混凝土公司的生产能力为120 m3/h，若按50%计算，实际产量也达到120×50%=60 m3/h，混凝土生产保证率为143%，满足施工要求。

混凝土的水平及垂直运输利用汽车泵 1台（60 m3/h）。

混凝土拌和、运输能力能满足中间块大体积混凝土的施工要求。

（3）温度监测

预埋测温管，监测混凝土内部温度变化，并控制混凝土的内外温差不大于25℃。

（4）混凝土施工质量控制方法

大体积混凝土一般具有面积大、厚度大的特点。同时，由于混凝土用量大，大都采用泵送混凝土，而泵送混凝土浆多、泌水多，所以，浇筑质量控制有别于普通混凝土。

一般混凝土在大面积施工时可采用分层分段踏步式推进，而大体积泵送混凝土浇捣时由于混凝土流动度大，在浇筑点插入振捣器后，混凝土可在2 m高度内斜向流动14～15 m，因此不能形成踏步，也无法分段。所以，一般采用“分段定点、一个坡度、薄层浇筑、循序推进、一次到顶”的方法施工。这种自然流淌形成斜坡混凝土的浇筑方法，能较好地适应泵送混凝土工艺，避免经常拆卸输送混凝土管道，可提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理，并保证上下层混凝土浇筑不超过初凝时间。

根据泵送混凝土浇筑时自然形成一个坡度的实际情况，在每条浇筑带前后布置二道振动器。前道振动器布置在底排钢筋和混凝土坡脚处，确保混凝土下部的密实。后道振动器布置在混凝土的卸料处，解决上部混凝土的捣实需要。

大流动性混凝土在浇筑和振捣中，上涌的泌水和浮浆顺混凝土的坡面流到坑底随混凝土向前推进，在支模时，应在混凝土浇筑前进方向上的侧模板底部留孔排出泌水和浮浆。少量来不及排出的泌水和浮浆被混凝土推至仓面顶端，可由顶端模板下部的预留孔排出。当混凝土坡脚接近尽端模板时，立即改变混凝土的浇筑方向，由尽端往回浇，并在两侧加强混凝土的浇筑，使最后的混凝土浇筑形成四面会合，这样泌水和浮浆就在中间形成水潭，可用泵及时排出。

大体积泵送混凝土在排出泌水和浮浆后，表面仍有较厚的水泥浆，在混凝土浇筑完后一定要认真处理，经4～5 h左右，按标高用长括尺括平，在初凝前用滚筒来回碾压数遍,用抹子打磨压实，待接近终凝前，用抹子再打磨一遍，使收水裂缝闭合，然后覆盖保温材料保温保湿养护。

将传感器用绝缘胶布绑扎好，放到预定的测点位置与钢筋扎牢（要与钢筋隔开不能直接与钢筋接触），待各个传感器绑扎结束后，把传感器信号线收成一束，在横向钢筋下固定并引出到机房。将信号线与仪器连接好后先进行试测，然后待混凝土浇筑至中心部位时就开始测温。一般的测温要求：第1 d至第5 d，每2 h测一次；第6 d至第25 d，每4 h测一次；第26 d至第30 d，每8 h测一次；第31 d至第37 d，每12 h测一次；第38 d至第60 d，每24 h测一次。测温时间延续多久根据温差决定，测温频率大小也根据温差梯度大小确定，如温差小而稳定，可以提前结束测温。

为保证混凝土在规定龄期内达到设计强度，做好混凝土养护工作很重要。在混凝土表面采用覆盖塑料薄膜、土工布、草帘并洒水进行养护、保温，使混凝土在一定时间内保持湿润。

5 结语

通过混凝土浇筑前的质量预控、浇筑过程中的现场控制、浇筑后的覆盖、养护、保温措施等，本工程闸底板大体积混凝土施工取得预期的效果。通过检测单位的检测，混凝土表面、内部均未发现对混凝土结构产生影响的有害裂缝。

水工大体积混凝土裂缝产生的原因很多，但只要严格按规范规定施工，认真积极地探索裂缝产生的原因，及早采取相应的防治措施，就能有效地控制水工大体积混凝土结构产生裂缝。