大体积混凝土防裂措施在盐城市大丰区四卯酉闸下移工程中的应用

张羽　常根朋

摘 要：四卯酉闸底板为大体积混凝土，施工中采取包括选择优质原材料、优化混凝土配合比、浇筑过程裂缝防治、降温水管布设、加强混凝土养护等多项大体积混凝土防裂措施，底板混凝土未发现裂缝，预防效果良好，为工程整体质量目标实现提供了重要保证。

关键词：大体积混凝土;裂缝预防;降温水管

1 概述

新建四卯酉闸位于四卯酉老闸下游约4km处，挡潮标准为100年一遇高潮位设计，300年一遇高潮位校核。工程等别为II等，主要建筑物级别为2级，次要建筑物级别为3级，设计最大过闸流量978m3/s，设计最大日平均流量456m3/s。共设计9孔，单孔净宽10m，闸室三孔一联布置。闸室底板分三块，顺水流方向长18m，垂直水流方向宽34.2m，底板厚度1.5m，周边齿坎厚度达2m，混凝土标号为C40，单块底板混凝土方量968m3，为标号较高的大体积混凝土，采取混凝土裂缝预防措施是底板施工质量控制的关键。

2 大体积混凝土裂缝产生机理分析

水泥水化热的温度变化引起温度变形，温度变形受到约束产生温度应力，温度应力超过抗裂能力产生裂缝。混凝土浇筑完成后受到内外约束力影响，在混凝土的升温阶段，新浇混凝土的体积膨胀，因受到基础的约束产生受压的温度应力，但由于此时混凝土的龄期短，其弹性模量低，因此其受到的应力值很低;而在混凝土的降温阶段新浇混凝土的体积产生收缩，因此受到基础的约束应力产生的温度应力为拉应力，当拉应力值超过混凝土的抗裂强度或受拉形变超过其极限拉伸能力时便会产生裂缝。通常混凝土的干燥收缩、收缩应力与温度应力的叠加，会进一步加剧混凝土的开裂。

3 裂缝预防措施

3.1 选择合适的原材料

水泥：比表面积不应超过400 m2/kg;粗骨料：含泥量不应大于1%，其中泥块含量不应大于0.5%，有抗冻要求时含泥量不应大于0.7%，泥块含量不应大于0.2%;满足规范要求的基础上宜选用粒径较大的粗骨料;细骨料：选用级配稳定的中粗砂，含泥量不应大于3%，其中泥块含量不应大于1%;外加剂：选用缓凝型高效减水剂其减水率不宜小于18%。工程中所用原材料经专业检测机构试验的相关数据：水泥选用江苏磊达52.5硅酸盐水泥比表面积322m2/kg;抗冻等级F50底板混凝土粗骨料含泥量0.2%，泥块含量0%，粒径5-25mm;细骨料为中砂，含泥量17%，其中泥块含量0%;外加剂选用HX-FDN-B型聚羧酸高效减水剂和Doublex高抗裂高抗渗复合材料，减水率达到28%。原材料检测数据均满足大体积混凝土原材料选用标准。

3.2 大体积混凝土配合比设计

配合比设计应满足设计与施工要求，并应按照绝热温升低、抗裂性能良好的原则通过优化确定，选择较小的塌落度和砂率，同时宜限制早期强度的发展。本工程选用盐城市大丰区港丰混凝土制品有限公司生产的商品混凝土，其中底板C40F50混凝土配合比为水泥：水∶砂∶石子∶粉煤灰∶矿粉∶1外加剂∶2外加剂=275kg∶152kg∶720kg∶1036kg∶63kg∶84kg∶9.74kg∶42kg，经专业检测机构配合比验证混凝土塌落度160mm，和易性良好，含气量3.7%，28天标养抗压强度54.5MPa。

3.3 混凝土浇筑过程中采取措施

四卯酉闸三块底板浇筑集中在2018年11月份，环境温度适宜所以对原材料无需采取温控措施;混凝土分层浇筑共分为5层，在底板支撑钢筋上用红色油漆做好分层标记;通过理论计算，由于混凝土内外温差较大，为确保混凝土不出现有害裂缝，采取内部降温、外部保温法来降低混凝土内外温差的“综合温控”施工技术，并辅以测温等措施。根據本工程实际情况，底板抛石方案操作困难，质量控制不易，因此选用布置冷却水管通循环水降温、外部塑料薄膜结合土工布覆盖的施工方法。

3.4 降温水管布设及降温效果

经过计算，混凝土内部中心最高温度可达到55.63℃，混凝土内外温差可达33.43℃，而混凝土内外温差应控制在25℃范围内，故混凝土内外温差需降低8.43℃才能满足要求。考虑到冷却水对混凝土热交换的影响及结构自身的尺寸，为能均匀排放水化热，本工程沿混凝土厚度方向布置1层降温水管，循环水管取钢管，直径3.5cm，壁厚3mm，管道距底板面层为60cm，呈S形布置，同一平面水管水平间距1.2m。冷却水初始流速控制在2m/h，温度峰值过后流量减为0.5m/h，温度峰值前每半天改变一次水流方向，此后每天改变一次水流方向。经过后期温度监测统计，内部温度最高值42.3℃小于70℃的最高温度要求，混凝土内外温差最大值为20.1℃小于25℃内表温差要求，温控措施取得良好效果。

3.5 混凝土养护

混凝土终凝后立即覆盖一层塑料薄膜，薄膜应搭接，并覆盖土工布保温使混凝土不外露，采用降温水管回流的热水提高和维持混凝土表面的温度。根据混凝土内表温差和降温速率，及时调整降温和保温措施，直至温差降至安全范围内。拆模后立即回填土或覆盖保护，以控制内表温差，防止混凝士出现早期和中期裂缝。混凝土养护时间不少于14d，混凝土养护安排专人负责，并作好养护记录。

4 结语

四卯酉闸底板大体积混凝土浇筑，通过采取多项裂缝控制措施及后期的持续监测，截止2019年7月份闸室主体水下验收注水前，三块闸室底板未发现任何裂缝，裂缝预防措施达到预期效果，为后期挡潮闸的安全运行提供了保障。同时各参见单位通过本工程施工积累了宝贵的裂缝预防经验，为今后类似类似工程施工奠定了坚实的基础。