新疆博湖东泵站工程混凝土温控措施.pdf

水利技术监督 2 0 1 4 年第5期 新疆博湖 东泵站工程 混凝 土 温控 措 施 洪 ( 塔里木河流域干流 管理局， 辉 新疆 库尔勒市 8 4 1 0 0 0 ) 【 摘要】 新疆博湖东泵站工程由于混凝土浇筑的仓面大、方量大，主要建筑物的底板、闸墩、进水流道等容 易产生温度裂缝 。笔者介绍了在施工中如何控制混凝土的内外温差，减小水化热，以及防止温度裂 缝的各项措施。 【 关键词】 博湖东泵站；温度裂缝；温控措施 D O I编码 】 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 1 3 0 5 2 0 1 4 0 5 0 2 5 【 中图分类号】 T V 6 7 5 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 8 1 3 0 5( 2 0 1 4 )0 5 0 0 7 1 0 2 博湖东泵站工程 的主厂房、拦污闸等建筑物基 础 由于坐落在软基上， 要求底板整体性要好， l O 0 0 m 以上 的主厂房底板没有分缝 。同时为抵抗站址区地 下水的强侵蚀性，采用 了高性能混凝土，其水胶 比 仅为 0 3 ，混凝土的早塑性及失水性强，易产生裂 缝。1 0 0 0多方的混凝土一次浇筑 ，需从设计和施工 角度提 出温控要求 ，以尽量减少温度裂缝的产生。 1 温度裂缝的形成机理及其危害性 温度裂缝是混凝土浇筑后，由于水泥水化热使 内部混凝土温度升高，等到达到最高温度 以后混凝 土开始降温至一个稳定的温度场 ，由此产生温差 ， 而此时混凝土因为降温产生体积收缩，在约束条件 下，当温降收缩变形大于混凝土极限拉伸变形时， 混凝土就产生了温度裂缝。另外一种温度裂缝是 由 于混凝土的内外温差引起的，由于表层温度下降而 内部温度基本不降，内部热的混凝土约束外部冷混 凝土收缩 ，导致温度裂缝产生。 裂缝的出现，特别是深层裂缝和贯通性裂缝， 往往改变 了建筑物结构的受力条件，有使局部甚至 整体结构发生破坏 的可能，同时，这些裂缝还会成 为渗水通道 ，特别是像博湖东泵站这样的特殊地质 环 境 ，建 筑物 所处 地 下水 环境 中 S 0 离 子 高达 1 2 7 2 8 m g 1 ， M g 离子 的含量最高可达 1 3 7 8 6 m g 1 ， 对抗硫酸盐水泥具有强腐蚀性，渗漏所产生的对钢 筋和 混凝 土的侵蚀 ，会大大缩短建 筑物 的使用寿 命 ，减小建筑物底板 的抗浮力 ，对建筑物 的安全造 成 了一定的影响。而一些表面裂缝 由于环境变化和 荷载作用影响诱发为深层裂缝或贯穿型裂缝。 2 博湖东泵站工程温控措施 温控设计最主要 目的是 防止严重危害性裂缝 的发生。为防止温度裂缝的产生，必须从设计和施 工工艺上采取相应措施 。 2 1从材料上严格控制水化热温升 一 般 ，混凝土中发生水化反应 的成分主要是水 泥，而水泥中最主要的矿物成分是硅酸三钙 ( C s S ) 和硅酸二钙 ( C z S)和铝酸三钙 ( C 3 A ) 。C s S的水化 速度较快，水化热较大，主要在早期释放 ，强度高， 且能得到不断增长，是决定水泥标号高低的最主要 成分 ；C 。 S 的水化速度最慢，水化热最小 ，并且在 后期释放 ，早期强度不高，但后期增长率较高，是 保证水泥后期强度增长 的主要矿物 。c s A水化速度 极快，水化热最大，主要在早期放出，硬化时体积 减缩也最大，早期强度增长率很快，但强度不高， 后期强度不再增长甚至降低。所 以在大体积混凝土 中，为降低水泥水化热，减小内外温差，必须控制 好水泥成分中 C s S 和 c 。 A的含量。 在博湖东泵站工 程中采用了高性能混凝土，水泥采用为本工程特制 水泥， 其C 成分含量仅为 6 ( 一般可达 l 5 左右) ， 作者简介：洪辉 ( 1 9 7 7 年一 ) ，男。工程师。 71 水利技术监督 2 0 1 4 年第 5 期 在混凝土配合 比中又用矿渣微粉替代了 4 5 的水泥 用量，大大减小 了产生水化热的主要成分。通过原 材料成分控制，高性能混凝土的绝热温升要小于普 通混凝土，两种混凝土的绝热温升比较见表 2 。 表 1 博湖东泵站工程水下 c 混凝土配合比 编号 水胶比 矿渣微粉 水泥 矿渣微粉 水 砂 小石 中石 减水剂 引气剂 B 2 O 3 4 5 2 0 8 1 6 9 l 1 3 5 5 7 6 4 9 6 4 9 0 6 1 万 表 2 博湖东泵站工程高性能混凝土与普通混凝土不同龄期绝热温升计算表 五l 五3 五7 五l4 五28 普通混凝土 ( ) 1 8 8 8 3 4 7 2 4 8 7 9 5 7 5 2 6 1 5 6 高性能混凝土 ( ) 1 3 O 8 2 4 0 6 3 3 8 l 3 9 8 6 4 2 6 5 绝热温升差值 ( ) 5 8 0 l 0 6 6 1 4 9 9 l 7 6 7 l 8 9 1 注：下脚标为龄期，t l 为第 l 天龄期，t 2 8为第 2 8天龄期 2 2进行温度作用下抗裂计算 博湖东泵站建筑物没有进行结构温度应力的 三维有 限元仿真计算，只对主要结构进行 了温度应 力估算和温度作用下的抗裂验算 。将主厂房底板作 为嵌固板 ，其温度应力为 1 7 N 舢 ，闸墩作为 自 由板，当考虑内外温差为 2 0 时，其温度应力为 4 7 N ra m 2 ， 均超过了设计 C 2 5混凝土的抗拉强度值； 抗裂计算不满足要求。因此，建筑物配筋考虑 了建 筑物的正常使用状态下配筋和温度作用下配筋，对 满足结构配筋要求却不满足温度要求的部位，均配 置了温度钢筋 。 2 3混凝土浇筑温度的控制 浇筑温度指上层混凝土覆盖前，下层混凝土深 l O 1 5 c m处的温度值。根据不 同的气温条件 ，拦污 闸底板浇筑温度 控制在 I O C1 2 之间， 主厂房 底板浇筑温度 控制在 5 1 O 之间。施工单位 可根据浇筑温度来推算出机 口温度和入仓温度。 2 4混凝土内外温差的控制 通过温度应力计算可知，对混凝土温度应力值 产生影响的因素，除了混凝土弹模值、水化热产生 的绝热温升、材料的线膨胀系数外，最主要的是混 凝土 内外温差。混凝土的内外温差是指混凝土 内部 最高温度与混凝土表面 ( 养护环境温度 )之差。博 湖 东泵站工程将底板和 闸墩混凝土 内外温差控制 在 l 5 2 0 之间。 2 5新老混凝土温差的控制 为减小底板混凝土对 闸墩混凝土的约束作用， 要求底板混凝土施工完毕后 3 5天内开始闸墩混 凝土的施工，否则，底板和闸墩新浇混凝土之间的 7 2 温差控制在 1 0 1 2 之间。 2 6混凝土内部温度的观测 博湖东泵站工程在拦污桥底板 、闸墩和主厂房 底板、墩墙、进水流道等混凝土 内埋设了温度传感 器 ，为控制 内外温差，预防温度裂缝 的产生，发挥 了一定的作用。 2 7施工现场采用的温控措施 ( 1 )温度监控测量 。水、外加剂 、骨料、出 机 口混凝土温度和气温，白天应做到每 4 h测量 1 次，夜间应做到每 2 h测量 1次。 混凝土浇筑温度 的测量，每 l O O m 仓面面积不 少于 1 个测点，每一浇筑层应不少于 3个测点，测 点应均匀分布在浇筑层面上。 浇筑完成后，每天应观测混凝土外部最高、最 低温度；混凝土 内部温度前 3天每 8 h观测 1次， 以后应每 1 2 h观测 1 次。气温骤降期间，应增加温 度观测次数 。 ( 2 )保湿措施 。东泵站混凝土采用了高性能 混凝土，由于混凝土水胶比比较低，失水性强 ，因 此，要求浇筑条带达到设计高程后，立即加盖黑塑 膜保水。混凝土终凝后 ，可在中午揭膜浇水 ( 水温 控制不低于当时混凝土表面温度)养护，然后立即 覆盖保温、保湿 。 ( 3 )保温措施 。由于东泵站拦污 闸底板施工 己进入深秋，昼夜温差比较大；闸墩的施工是在初 冬季节，气温下降很快。因此，要求施工单位在混 凝土浇筑前 ，模板四周包裹保温被 ，浇筑完毕后 ， 混凝土面立 即进行保温被单层或双层覆盖 。拆模 后，立 即对建筑物表面进行包裹。 ( 下转第7 5页) 水利技术监督 2 0 1 4 年第 5 期 拢 一次成功，只需要对 陆上抛填堤 心石 的推进进 行 考虑 ，不 需要考 虑加 载 速率 对淤 泥 固结 的影 响。因为进 行上层抛填 的时候 ，潜堤 已经超 出泥 面 4 6 m ， 潜堤根部和压排石末端的距离为 2 8 m ，从 潜堤顶经过的海水在受到周围的 “ 静海水”的阻 挡 后 ，到 达软 体末 端 的时候 ，流速 已经 非 常 的 小 ，将海底产生 的冲刷力 降低 了很 多，起到 了抵 御溢流水流冲刷的作用。 在合拢前 ，首先要在高平潮 的时候 ，把装满 石块 的抛石船开到龙 口的位置 ，在收到合拢的指 令后 ，船上所有 的挖掘机 同时进行抛石 。为 了降 低合拢 的时 间，陆地上 的车辆也 同时将石块倒入 到海 中。在合拢 的过程 中，要提高对排体两侧和 潜堤顶部水流速度的监测力度。当潜堤在低潮期 露 出后 ，对其顶部 宽度进行测量 ，确保和设计要 求相 吻合 。为 了收集成型后预 留沉 降量所需要 的 参考数据 ，要对堤身的沉降进行观察和记录 。 5 3铺设防老化土工布 由于龙 口位置水流速大 ，所 以要使用 防老化 土工布在龙 口处铺 设，横 向的铺设 宽度和所在位 置 软体排的宽度相 同，纵向要将龙 口铺满 。滚轴 为 口径 l O O m m 的钢管，将布卷滚在滚轴上 。驳船 运送 完成，并经过 测量后 ，辅助人 员可 以使用绳 索把 布卷放 到海 中，再 由潜水员把布卷展开 ，并 沿着布卷放置石袋，间隔距离为 l 2 m ，避免布卷 出现偏移的情况。在展开防老化土工布 的时候 ， 要顺着水流的方向展开，布的搭接宽度要控制在 1 m以内，在搭接处要相对密集的设置石袋。 5 4堤心石抛填施工方法 压排石抛填后 ，为 了形成潜堤 ，需要使用堤 心石进行抛填 ，堤 的顶部 高度为+ 2 5 m ， 底 部宽度 为 3 5 m ，为 了提升变坡 的稳定性，使上层堤抛石加 高更容易，要尽可能的使用自然边坡。因为已经 铺 设好压 排石 和软 体排 ，抛 石使 用船 的吨位 为 5 5 0 3 0 0 0 t ，每 次 抛石 量 不高 ，加 载速 率 比较 低，所以海底没有出现淤泥翻浆的情况。 为 了对堤心石抛填 的质量进行控制 ，要对石 料的质量进行严格的控制，要检查进场石料是否 出现风化 的情况 。要根据实际施工情况对石料的 颗粒直径进 行增加 ，不允许 出现装载 小块石的情 况。在抛填的过程中，为了降低堤头绕堤水流的 速度，要按照阶梯状和纵向呈斜坡状进行抛填。 为提高对水流的监控力度，顺着潜堤端头和 末抛石段 、堤外侧纵 向段设置观测 点对潜堤的抛 填进行指导 ，安排潜水员对软体排两侧边缘位置 的排石和潜堤头部位置的压排石进行探摸 ，对 出 现的问题及时进行处理。 6 结论 在调整龙 口的位置 后，利用施工优化 的方法 对合拢施工进行 了优化 ，将双层土工布垫在龙 口 处的位置 ，有效的提升 了海堤的稳定性和抗滑 性 。同时使用分层合拢 的施工方法也有效 的保证 了合拢的安全性，降低 了工程的资金 投入 ，值得 在同类工程中推广应用。 参考文献 1 张立华， 程素 珍， 马成 拦海工程龙 口堵 口新技术研 究 J 山东 水利， 2 0 0 7 ( 0 9 ) ： 1 3 1 1 3 2 2 沈林杰， 陈道信 加筋土工布在海堤围垦工程基础处理中的应 用 J 岩 土工程 界， 2 0 0 6 ( 1 2 ) ： 1 8 9 1 9 0 3 阮学成 大型土工织物充灌袋在上海洋山深水港海堤建设中的 应 用 J 水运 工程， 2 0 0 6 ( 1 1 ) ： 2 1 卜2 1 2 4 罗 少桢， 芦 志强 曹妃 甸东 南海堤二期工程 设计与超长海堤 合 龙口特点 J 水运工程， 2 0 1 1 ( 1 0 ) ： 1 7 6 1 7 7 ( 上接第 7 2页) 3 结 论 拦污 闸底板浇筑严格实施 了以上温控措施，结 果面积 6 6 6 m 。 、1 0 0 0 m 。 混凝土仓面，到 目前为止没 有发现裂缝，而拦污 闸闸墩 由于放松了温控措施 ， 没有做好保温及保湿工作，结果在右边墩浇筑完半 个月后 ，发现了一条贯穿性裂缝。因此 ，在保证混 凝土质量的前提下 ，进行合理 的温控措施，是可 以 有效地控制裂缝的产生，增强建筑物耐久性的。 参考文献 1 龚召熊等 水工混凝土的温控与防裂 中国水利水电出版社， 1 9 9 9 75