船闸大体积混凝土裂缝控制施工技术研究

李展鸿

（安徽省公路工程建设监理有限责任公司，安徽 合肥230051）

随着我国工程施工技术的快速发展，施工项目逐渐向大型化、复杂化发展，同时以混凝土为主的浇筑技术是现代化工程施工的重要组成部分。但是混凝土裂缝问题一直是影响工程施工质量和使用寿命的重要因素之一，因此，研究船闸大体积混凝土裂缝控制施工技术，有助于提升船闸工程施工质量和服务质量。鉴于此，以某船闸工程施工为例，分析其大体积混凝土裂缝控制技术，为同类型工程施工提供参考。

1 工程基本概况

研究区位于我国东南沿海某地区，该船闸工程中大体积混凝土施工主要包括船闸底板施工、闸首边墩、导航靠船墙和闸室侧墙等部位。本次施工选用的混凝土型号以C30 和C25 为主，同时对混凝土的耐久性能进行了试验。此外，本次大体积混凝土施工必须满足抗冻等级为F50 的要求和抗渗等级为W4 等要求。此外，本工程混凝土施工样式复杂多变，包括扶壁、空箱、薄壁、实心层结构、变截面结构等，在施工过程中容易出现应力集中，使得大体积混凝土施工开裂风险明显增加。同时，由于该工程施工周期较长，需经历高温季节和低温季节的交替变化，较大的温度差异也极易造成混凝土裂缝的形成。因此，加强大体积混凝土裂缝控制施工技术的研究工作意义重大。

2 混凝土温度控制措施

2.1 冷水降温措施

混凝土的配比是不同比例砂石、水、水泥和缓凝高效型减水剂等混合搅拌的过程，在此过程中能够产生较大的水化热，此时可采用冷水降温的方式进行搅拌，并且粗骨料的喷淋也采用温度较低的地下水为宜。混凝土的冷水降温主要包括以下几个方面：①混凝土拌合用水，可通过冷水机制备混凝土拌合用水，并使用冷水池存储，确保水温适宜；此外，在船闸大体积混凝土浇筑过程中单次浇筑方量一般为600m3，将细骨料中的含水量剔除后一般每立方米混凝土需要冷水量约110kg，因此单次浇筑混凝土拌合用水量大约为66t，故储水池容量为70t 时即可满足实际需求，多余的冷水可以对骨料等进行喷淋降温；②粗骨料喷淋用水，粗骨料喷淋用水也较多，主要用于骨料降温，施工区域多年最高气温为39.2℃，因此粗骨料的平均温度约为36.5℃，在冷水降温计算过程中忽略水管等热量影响后，将每立方米混凝土中粗骨料的温度由36.5℃降低至30℃时所需冷水量约137kg（冷水温度为18℃），单次浇筑所需混凝土约600m3，因此，所需冷水量约为82t。

2.2 混凝土内部降温

混凝土内部降温是有效控制混凝土浇筑过程中产生裂缝的主要措施之一，一般通过埋设冷却水管对混凝土内部温度进行降温。冷却水管多采用强度较高，导热性能良好的黑铁管，而弯管部分采用冷弯工艺。同时，冷水管之间采用膨胀式防水接头连接，确保冷水管不渗漏。混凝土内部降温采用深层降温方式，并设置独立的进出水阀门，控制冷水的流量，最终实现混凝土内部降温目的。

3 船闸大体积混凝土裂缝控制施工技术

3.1 分层浇筑技术

为了确保船闸工程施工中混凝土施工质量和有效控制裂缝生成，其中船闸主体部分以及上下游靠船墙部分的大体积混凝土浇筑施工采用分时段浇筑的方式，在高温季节充分利用早晨和夜间低温时段进行浇筑，可有效的消除船闸主体部分以及上下游靠船墙部分混凝土裂缝问题；上下闸首边墩施工过程中应用闸室底板等之间预留一定的宽缝，并先浇筑边墩底板后浇筑中底板，而预留的宽缝应在边墩浇筑完成两周后的低温天气下浇筑，完成后对砼表面凿毛处理，并冲洗干净，即确保砼表面污迹清理干净后浇筑C30W4 膨胀砼，能够有效的消除上述部分混凝土裂缝问题。此外，闸首和闸室浇筑宜采用分层浇筑方式，其浇筑间隔应小于7 天，浇筑过程中所需混凝土应按照上文混凝土降温方式严格处理，才能够有效的控制大体积混凝土浇筑不产生施工冷缝。在分层浇筑过程中分层高度应根据空箱、输水管道、阀门井、预埋件等结构特点综合确定，另外，将上下闸首相邻的闸室最后浇筑，能够有效的防止混凝土施工过程中冷缝的生成。综上所述，分层浇筑技术对提升大体积混凝土浇筑质量意义重大，同时混凝土裂缝控制效果明显。

3.2 高频振捣技术

大体积混凝土裂缝产生与振捣技术关系密切，因此，振捣质量的高低影响着混凝土施工质量。由于船闸工程大体积混凝土浇筑时砼浇筑强度大，因此采用普通的振捣器无法满足实际振捣需求，即振捣效率低，无法确保混凝土振捣密实度，则容易使得混凝土浇筑出现分层、冷缝的现象，主要原因在于普通的振捣器的震动频率一般为2300 次每分钟，若达到相同密实度的振捣效果需要更多的时间，此时由于混凝土冷凝等作用，容易使得混凝土出现分层、裂缝等；高频振捣器的震动频率可达11800 次每分钟，在高频的作用下可使得混凝土中的水分子固直径减小至60μm，使其余水泥的固直径相近，能够更好的使水分子包裹在水泥颗粒的周围，显著的降低了混凝土中的微观孔隙，能够在较短的时间内获得较高的密实度，且具有气泡少、密实性好的优势，还可以增加混凝土的抗冲击能力，有效缩短混净土凝固周期等。因此，采用高频振捣技术能够有效的提升混凝土的密实度，进而减少混凝土冷缝、分层等现象，对提升混凝土浇筑质量效果明显。此外，由于高频振捣技术具有振动频率高和激振力强的特点，使得振捣过程中辐射范围明显增大，显著的提高了混凝土的密实度和砼表面的光洁度。

3.3 重点部位加强控制

虽然说混凝土裂缝产生的原因与温度变化等直接相关，但是在相同的温度条件下不同位置的大体积混凝土产生裂缝的程度存在明显的差异。因此，在船闸大体积混凝土施工过程中应加强裂缝出现的重点部位的控制。一般来说，在后浇带、闸首环形输水廊道的内外侧拐弯处以及进口与转弯处中段等部位极易出现混凝土裂缝，在门库侧墙拐弯处、廊道顶板处等部位也极易出现横向裂缝，在阀门井等部位的断面处容易出现竖向裂缝，因此，应加强上述部位施工质量的控制，为有效降低混凝土裂缝奠定基础。

为了确保上述重点部位混凝土不产生裂缝，在施工过程中应注意以下几点事项：①优化船闸工程设计，使得设计中尽可能的减少形状变化等，尽可能的使得各个施工部位的尺寸不存在较大差异，能够有效的消除混凝土不均匀收缩现象；②在上述易出现裂缝的重点位置增加钢筋网，可提升混凝土结构的稳定性能；③对大体积混凝土浇筑顺序进行优化处理，极可能的减少分层浇筑之间的时间差，可以有效的避免不同龄期混凝土之间产生约束应力进而诱发混凝土产生裂缝；④在形状变化较大的部位可通过预留施工宽缝消除混凝土裂缝；⑤若在结构中存在孔洞等时，应在孔洞周边增加柱钢筋、环形钢筋以及反射钢筋等，并在混凝土浇筑过程中应严格按照施工要求进行，确保保护层厚度满足设计要求；⑥拆模时间控制对混凝土裂缝产生影响较大，因此必须严格控制拆模时间，尤其是廊道顶板的底模，必须满足设计强度后才能拆除；⑦尽可能的缩短倒角与底板、墙身与倒角之间的浇筑时间差。综上所述，在船闸大体积混凝土施工过程中对重点部位进行控制施工，能够有效的消除混凝土裂缝问题。

综上所述，随着社会基础建设的快速发展以及工程施工技术的进步，现代化工程项目向大型化、复杂化发展，对混凝土浇筑施工质量的要求越来越高。但是，混凝土裂缝问题是影响混凝土施工质量的主要因素，与混凝土的浇筑温度具有内在联系。因此，加强混凝土裂缝控制施工技术研究有助于提高混凝土施工质量，进而提高船闸工程的整体施工质量和服务质量，为有效延长船闸工程使用年限奠定基础。