劉家道口節(jié)制閘混凝土溫控防裂措施方案

1、<p>　　劉家道口節(jié)制閘混凝土溫控防裂措施方案</p><p>　　摘 要：對劉家道口節(jié)制閘工程混凝土常見的一些冬季溫控防裂措施進(jìn)行了分析探討，并針對具體情況提出了具體實(shí)施方案。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：混凝土 ；溫控； 防裂；措施 </p><p>　　Abstract: Concrete Liu crossing sluice winter

2、temperature control and crack some common measures was analyzed and discussed, and for the specific circumstances of specific embodiments presented. </p><p>　　Keywords: concrete; temperature control; crack;

3、measures </p><p>　　中圖分類號：TV543+.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號前言： </p><p>　　混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。在施工過程中當(dāng)溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮的襲擊等，會導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降，而產(chǎn)生收縮，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的

4、范圍內(nèi)產(chǎn)生。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯；受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。水工建筑物混凝土發(fā)生裂縫的原因和很多，主要有以下幾個方面：混凝土內(nèi)、外溫差過大，受到寒潮襲擊，表面保溫不及時(shí)；混凝土養(yǎng)護(hù)不充分，表面發(fā)生干裂并向深層發(fā)展；混凝土原材料質(zhì)量及澆筑質(zhì)量控制不嚴(yán)，存在某些薄弱面；混凝土澆筑分層、分塊不當(dāng)；基礎(chǔ)或者老混凝土對新澆混凝土產(chǎn)生強(qiáng)力約束；表面裂縫發(fā)現(xiàn)與處理不及時(shí)而向深層發(fā)展成危害性裂縫等。

5、</p><p><b>　　1概述 </b></p><p><b>　　1.1工程概況 </b></p><p>　　劉家道口節(jié)制閘是劉家道口樞紐工程的主要建筑物，為開敞式鋼筋混凝土大小底板結(jié)構(gòu)，共36孔，單孔凈寬16.0m，中墩厚2.0m，閘墩高13.3m。由上游防沖槽、護(hù)坦、鋪蓋、閘室、消力池、海漫、下游防沖槽等組

6、成，順?biāo)鞣较蚩傞L度213.5m。閘室順?biāo)鞣较虻拈L度為27.50m。垂直水流方向總長度646.0m。 </p><p>　　1.2水文氣象條件 </p><p>　　劉家道口節(jié)制閘工程地處魯東南，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，大陸性氣候顯著，雨熱同期，四季變化明顯。冬季干冷多風(fēng)，夏季雨水集中。多年平均氣溫13.2℃，月平均氣溫7月份最高為26℃，1月份最低氣溫為-1.7℃，極端最高氣溫42℃，

7、極端最低氣溫-24.9℃，無霜期180～195天。降水量年內(nèi)分配很不均勻，枯季少雨，汛期降水集中，6～9月降水量占全年的73%左右，形成春旱、夏澇、秋后又旱的局面。 </p><p>　　本地區(qū)多年平均風(fēng)速2.6m/s，最大風(fēng)速24m/s，最多風(fēng)向?yàn)镹E。 </p><p><b>　　1.3編制依據(jù) </b></p><p>　?。?）監(jiān)理部

8、下發(fā)的《劉家道口節(jié)制閘汛后施工混凝土防裂方法》。 </p><p>　　（2）《水閘施工規(guī)范》SL27―91。 </p><p>　?。?）劉家道口節(jié)制閘工程現(xiàn)場水文氣象條件。 </p><p>　　（4）本公司混凝土冬季溫控施工經(jīng)驗(yàn)。 </p><p>　　2冬季混凝土施工溫控措施 </p><p>　　本工程混凝土

9、施工的主要時(shí)段為2006年11月～2007年5月，根據(jù)氣候特點(diǎn)，低溫季節(jié)混凝土施工要加強(qiáng)混凝土保溫措施，防止低溫或氣溫驟降、寒潮而影響混凝土強(qiáng)度、產(chǎn)生裂縫。 </p><p>　　2.1冬季混凝土溫度控制 </p><p>　　根據(jù)《水閘施工規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定在5℃以下時(shí)，混凝土進(jìn)入冬季施工。 </p><p>　　當(dāng)日最低氣溫低于-5℃時(shí)，混

10、凝土停澆。 </p><p><b>　　2.2有關(guān)計(jì)算 </b></p><p>　　2.2.1混凝土入倉溫度計(jì)算 </p><p>　　（1) 混凝土出機(jī)口溫度T0 </p><p>　　以閘底板混凝土配合比為例，按下式計(jì)算混凝土出機(jī)口溫度。 </p><p>　　T0=[0.84(mcTc+

11、msTs+mgTg)+4.2Tw(mw-msws-mgwg)+Cb(mswsTs+mgwgTg)-qJ(msws+ mgwg)]/ </p><p>　　[4.2 mw+0.84(mc+ms+mg)] </p><p>　　式中：T0―混凝土出機(jī)口溫度，℃； </p><p>　　mw、mc、ms、mg―水、水泥、砂、石的質(zhì)量，kg； </p><

12、;p>　　Tw、Tc、Ts、Tg―水、水泥、砂、石的溫度，℃； </p><p>　　Ws、Wg―砂、石的含水量，％； </p><p>　　Cb―水的比熱容，因Ts及Tg＞0，取4.2kJ/（kg?℃） </p><p>　　qJ―骨料中冰的溶解熱，因Ts及Tg＞0，故取qJ＝0。 </p><p>　　計(jì)算時(shí)，閘底板混凝土配合比見表

13、1，碎石不考慮含水，砂子考慮含水4%，砂子溫度按2.7℃、碎石溫度按2.7℃計(jì), 水泥溫度以11.7℃計(jì)，拌和水溫按55℃計(jì)。 </p><p>　　表1閘墩混凝土配合比表 </p><p>　　計(jì)算得閘底板混凝土出機(jī)口溫度t0=12.99℃。實(shí)際拌和過程中有熱量的損失和拌和機(jī)機(jī)體的溫度傳導(dǎo)等影響，底板混凝土出機(jī)溫度比理論拌和后溫度有所降低，查《水利水電工程施工手冊》第3卷《混凝土工程》表

14、9－3－1，得混凝土拌和過程中的溫度降低值為3℃，故取閘底板混凝土出機(jī)口溫度t0=9.99℃。 </p><p>　　（2）混凝土入倉溫度 </p><p>　　按TB?P = T0-Tu計(jì)算。 </p><p>　　式中：TB?P―混凝土入倉溫度，℃； </p><p>　　T0 ―混凝土出機(jī)口溫度，℃，由上面的計(jì)算知，t0＝9.99℃；

15、</p><p>　　Tu―混凝土運(yùn)輸過程中溫度損失，按Tu=a（T0-Ta）t計(jì)算，℃； </p><p>　　Ta―外界氣溫，℃，取－5℃； </p><p>　　a―容器系數(shù)，取0.2； </p><p>　　t―運(yùn)輸時(shí)間，h，取0.3h； </p><p>　　經(jīng)計(jì)算得：TB?P＝9.09℃ </p>

16、;<p>　　（3)混凝土澆筑溫度 </p><p>　　按TP =TB?P-TJ計(jì)算。 </p><p>　　式中：TP―混凝土澆筑溫度，℃； </p><p>　　TJ―混凝土澆筑過程中的溫度散失，按TJ =0.17（TB?P-Ta）t計(jì)算，℃； </p><p>　　Ta―混凝土澆筑過程中的倉面溫度，℃，取3℃； <

17、/p><p>　　t―平倉振搗至上層混凝土覆蓋前的時(shí)間，h，取2h； </p><p>　　其它符號意義同前。 </p><p>　　經(jīng)計(jì)算得：TP＝7.02℃，滿足《水閘施工規(guī)范》中澆筑大面積的混凝土?xí)r，在覆蓋上層混凝土以前，底層混凝土的溫度不宜低于3℃的要求。 </p><p>　　2.2.2混凝土絕熱溫升計(jì)算 </p><

18、;p>　　以閘墩混凝土配合比為例，計(jì)算混凝土絕熱溫升。已知閘墩C30混凝土中水泥用量為272kg/ m3，水泥水化熱為236 kJ/kg。 </p><p>　　按θ0=WQ0/Cρ計(jì)算絕熱溫升。 </p><p>　　式中θ0－混凝土絕熱溫升，℃； </p><p>　　W－水泥用量，kg/ m3，； </p><p>　　Q0－水泥

19、水化熱，kJ/kg； </p><p>　　C－混凝土比熱，kJ/（kg?℃），查《水利水電工程施工手冊》第3卷《混凝土工程》表8－1－8，取1.0 kJ/（kg?℃）； </p><p>　　ρ－混凝土密度，kg/ m3，取2350 kg/ m3。 </p><p>　　計(jì)算得：θ0＝27.32℃。 </p><p>　　2.3冬季混凝土施

20、工溫控措施 </p><p>　　2.3.1混凝土拌和系統(tǒng)加熱、保溫措施 </p><p>　?。?）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比拌制混凝土并摻加防凍劑，混凝土用熱水拌和，在HZS180－1Q4000型混凝土拌和站（1＃拌和站）配備1個4t熱水鍋爐燒熱水，拌和用水水溫控制在60℃以內(nèi)。 </p><p>　?。?）延長混凝土拌和時(shí)間至2min。在拌制混凝土前，先用熱水沖洗拌和

21、設(shè)備，并將積水排除掉。 </p><p>　?。?）骨料在進(jìn)入冬季前按冬季澆筑的混凝土量計(jì)算需要量進(jìn)場。 </p><p>　　（4）在粗骨料料堆上覆蓋彩條布，細(xì)骨料料堆上覆蓋聚乙烯卷材，以防止骨料受凍和雨雪浸濕骨料。 </p><p>　　（5）拌和站骨料輸送平皮帶用彩條布和草簾覆蓋保溫，斜皮帶用彩條布包裹防風(fēng)。 </p><p>　　2.

22、3.2混凝土運(yùn)輸保溫措施 </p><p>　　為保證混凝土運(yùn)輸過程中不受凍，混凝土攪拌運(yùn)輸車采用加棉帆布包裹，并盡量縮短運(yùn)輸時(shí)間，將拌制成品混凝土及時(shí)運(yùn)至混凝土澆筑倉面。 </p><p>　　2.3.3通水冷卻 </p><p>　　為降低混凝土內(nèi)外溫差和前后溫差，對混凝土進(jìn)行內(nèi)部水管冷卻。 </p><p>　　（1）閘底板通水冷卻 &

23、lt;/p><p>　　在閘底板中心布置一排冷卻水管，水管采用鍍鋅鋼管，外徑3.2cm，內(nèi)徑2.8 cm，冷卻水為河水。初冬時(shí)通水流量為2.44m3/h,流速約1.10m/s。水管進(jìn)、出口溫差約6℃。通水歷時(shí)為5天，在前2天的溫升時(shí)段內(nèi)每隔8小時(shí)改變一次水流方向；在第3天內(nèi)每半天改變一次通水方向；在第4～5天內(nèi)每天改變一次水流方向。 </p><p>　　冬季低溫時(shí)段，在混凝土澆筑后約2d的溫

24、升時(shí)段內(nèi)，水管滿流量通水，控制底板混凝土的最高溫度，流速取0.8m/s，流量約1.77m3/h；其后在底板降溫階段水管流速減為0.5m/s，流量約為1.11m3/h，連續(xù)通水至第5天末。水管通水改向時(shí)間間隔同初冬時(shí)段，通水冷卻時(shí)間為5天。 </p><p>　　（2）閘墩通水冷卻 </p><p>　　閘墩混凝土內(nèi)鐵質(zhì)水管的內(nèi)徑為38mm，壁厚2mm，位于閘墩厚度的中間，分兩組水管布置，水

25、管間距0.5m，每個水管進(jìn)出口端都水平穿出。初冬施工時(shí)段通水歷時(shí)為5天，在前約1.3d齡期的溫升階段，水管流速取1.10m/s，水管進(jìn)出口溫差約4℃。每組水管的低位置端口為進(jìn)水口，通水方向不用變。在第1.3d～2.3d的閘墩早期降溫階段通水流量不變。在第2.3d～3.3d取流速為0.6m/s。在3.3d～5d流速減為0.4m/s。第5d末通水結(jié)束。 </p><p>　　冬季低溫時(shí)段，在混凝土澆筑后在約1.3d齡

26、期的溫升時(shí)段內(nèi)，水管滿流量運(yùn)行，流速取為1.0m/s；在第2.3d～3.3d內(nèi)流速減半，為0.5m/s；在3.3d～5d內(nèi)流速減為0.3m/s。水管通水方向不變，水管低端仍為進(jìn)水口；通水冷卻歷時(shí)為5天。 </p><p>　　（3）開始通水時(shí)間 </p><p>　　水管最佳開始通水時(shí)刻為：當(dāng)混凝土澆筑入倉溫度高于冷卻水溫時(shí)，遵循“先通水，后澆混凝土”的原則；當(dāng)混凝土澆筑溫度低于冷卻水溫時(shí)

27、，水管開始通水的最佳時(shí)刻是水管周邊混凝土溫升至冷卻水溫的時(shí)刻，亦即遵循“先澆混凝土，后通水”的原則，水管周邊混凝土溫度用其附近埋設(shè)的溫度計(jì)傳感器量測。 </p><p>　?。?）通水流量控制 </p><p>　　在水管通水冷卻過程中有時(shí)需要調(diào)節(jié)水管流量的大小，調(diào)節(jié)的手段是在水管進(jìn)水口端安置水表和旁通管1個。根據(jù)水表計(jì)算通水流量，當(dāng)要減少流量時(shí)打開旁通管。 </p><

28、;p>　　2.3.4冬季混凝土表面保護(hù)措施 </p><p>　　（1）閘底板混凝土表面保護(hù)措施 </p><p>　　冬季底板混凝土澆筑后，底板頂面立即覆蓋“一層塑料布＋一層草袋（寒冷時(shí)二層草袋）＋一層復(fù)合土工膜（膜面朝上）”，底板側(cè)面用“一層草簾＋一層彩條布”包裹，2周后在中午氣溫較高時(shí)每天掀除一層頂面保溫材料，側(cè)面在拆模后用工業(yè)膠或水泥釘將閉孔泡沫板釘在混凝土面保溫。因冬季氣溫

29、低和風(fēng)速大，在整個冬季時(shí)段混凝土表面留一層草袋和彩條布進(jìn)行長期覆蓋，此時(shí)混凝土表面的保濕工作只需每3天甚至每周在中午高溫時(shí)刻灑水一次即可（盡可能灑水管出口的“高溫水”），每次灑水后就立即再覆蓋，防止龜裂縫的出現(xiàn)。如遇寒潮冷擊或晝夜溫差大于18度時(shí)，底板上表面應(yīng)再覆蓋 “一層草袋＋一層土工膜”進(jìn)行保溫。 </p><p>　　為了混凝土表面覆蓋嚴(yán)實(shí)，覆蓋物之間的搭接長度為0.5m且上下層的搭接位置錯開，以及對最上層

30、覆蓋物進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲褐?，防止風(fēng)吹掀起覆蓋物體。 </p><p>　?。?）閘墩混凝土表面保護(hù)措施 </p><p>　　除6＃閘墩鋼模板用草簾和彩條布包裹保溫外，其余閘墩的鋼模板用厚約3cm的塑料保溫板進(jìn)行粘貼，即根據(jù)鋼模板背面肋板之間每塊空間的大小對塑料保溫板進(jìn)行劃分，再用工業(yè)粘貼膠進(jìn)行粘貼。閘墩混凝土澆筑后閘墩頂面也要進(jìn)行保溫，選用“一層彩條布＋一層草袋＋一層彩條布”的覆蓋。2周后在中

31、午氣溫較高的時(shí)候掀除保溫材料。在整個冬季對閘墩還需覆蓋“一層塑料膜＋一層工業(yè)毛氈”，并從拆模后立即開始，起保溫、保濕和擋風(fēng)作用。拆模后，閘墩表面保濕工作為：約每周一次從閘墩頂面向下對閘墩表面淋水一次，淋濕即可，使得閘墩保溫材料內(nèi)的混凝土表面保持潮濕；在冬季特別寒冷時(shí)不需要這樣的淋水工作，避免淋水在混凝土表面凍結(jié)成冰。 </p><p><b>　　（3）拆模時(shí)間 </b></p>

32、<p>　　閘底板模板拆模時(shí)間為3天，閘墩鋼模板連同塑料保溫板一起拆模，拆模時(shí)間為10天，遇到寒潮降溫時(shí)相應(yīng)延長拆模時(shí)間。 </p><p><b>　?。?）擋風(fēng)措施 </b></p><p>　　閘墩除了在上述保溫材料的擋風(fēng)作用下，在深冬季節(jié)施工時(shí)，為了進(jìn)一步減小風(fēng)速對混凝土表面散熱的影響，混凝土澆筑前對閘墩搭簡易的擋風(fēng)頂棚。頂棚拆除時(shí)間與拆模時(shí)間相

33、同。 </p><p>　　2.3.5 施工時(shí)溫控指標(biāo) </p><p>　　（1）底板中的最高溫升控制在25℃，閘墩上部結(jié)構(gòu)內(nèi)的最高溫升控制在20℃內(nèi)。 </p><p>　?。?）內(nèi)外溫差指標(biāo)：底板的內(nèi)外溫差限制值為25℃；閘墩的內(nèi)外溫差要小于20℃。此外，底板水管內(nèi)外溫差（水管水溫與混凝土內(nèi)部高溫點(diǎn)溫度之差）指標(biāo)為30℃，閘墩水管內(nèi)外溫差為25℃。 </

34、p><p>　?。?）閘墩不同齡期時(shí)段最大降溫速度：閘墩上部結(jié)構(gòu)在降溫期間的降溫速度限制為（以內(nèi)部高溫點(diǎn)的溫度測值為準(zhǔn)）：在降溫期的第1d～2d，日溫降速度指標(biāo)為3℃/d，即一天的降溫量不大于3℃，若溫降過速應(yīng)減小水管流量；在第3d～5d，日降溫速度指標(biāo)為1.5℃/d；第6d～15d為1℃/d（注意在此期間要注意觀測水管停水后溫度的反彈情況，若內(nèi)部最大反彈值超過3℃，就要重新開啟水管的通水冷卻功能，用小流量控制和緩慢

35、降低閘墩溫度）；最后自然降溫。 </p><p>　?。?）水管進(jìn)出口水溫差。底板水管的進(jìn)出口溫差控制在7℃以內(nèi)，閘墩水管進(jìn)出口溫差指標(biāo)為5℃，主要是通過流量的調(diào)整來控制水管進(jìn)出口的水溫差。 </p><p>　?。?）拆模時(shí)，閘墩上部結(jié)構(gòu)內(nèi)部最高溫度與晝夜最低溫度之間的溫差控制在20℃之內(nèi)。 </p><p>　　2.3.6其它措施 </p><

36、;p>　?。?）冬季施工時(shí)密切注意天氣預(yù)報(bào)，防止遭受寒流、風(fēng)雪和霜凍襲擊。 </p><p>　　（2）混凝土配合比中摻加防凍劑，防凍劑摻量經(jīng)試驗(yàn)確定。 </p><p>　?。?）混凝土避免安排在寒流期間澆筑。 </p><p>　　（4）護(hù)坦、海漫等部位小體積混凝土的澆筑盡量安排在白天氣溫較高時(shí)段進(jìn)行。 </p><p>　　（5）

37、新老混凝土結(jié)合部位和棱角、孔洞部位加厚保溫材料，其厚度是其他部位的2倍。 </p><p>　?。?）冬季盡可能避開大底板和閘墩混凝土澆筑，而進(jìn)行小底板等混凝土施工，為大底板和閘墩施工創(chuàng)造條件。 </p><p>　?。?）加強(qiáng)混凝土振搗質(zhì)量，尤其在鋼筋較多的部位要注意振搗密實(shí)，避免混凝土內(nèi)部出現(xiàn)振搗不實(shí)的現(xiàn)象。振搗混凝土?xí)r，要盡量避免對溫度計(jì)或溫度計(jì)導(dǎo)線的振壞。 </p>

38、<p>　?。?）嚴(yán)格按要求在閘底板和閘墩混凝土內(nèi)部埋設(shè)溫度計(jì)傳感器，安排專人觀測溫度，按規(guī)范規(guī)定的頻次測定氣溫、水溫、骨料溫度和混凝土出機(jī)口溫度和入倉溫度。 </p><p><b>　　3.小結(jié) </b></p><p>　　總之，混凝土溫控及防裂是一項(xiàng)技術(shù)性強(qiáng)、涉及面廣的綜合工程，只有抓好各個環(huán)節(jié)的控制和管理，才能使整個節(jié)制閘混凝土溫度得到有效地控制，