船闸工程混凝土施工技术

刘曙明 孔繁龙

（扬州市航道管理处 扬州 225003）

船闸工程中的大体积混凝土和混凝土墙体结构的裂缝问题普遍存在。当前，船闸混凝土设计与施工中为防治混凝土裂缝，出现貌似越治理裂缝越多的现象，且具有一定的普遍性［1］。主要原因是：①水泥原材料追求强度越来越高；②大量减水剂的使用与混凝土适应性的影响；③采用泵送工艺，泵送混凝土水泥用量多、水灰比大、砂率高、骨料细、浇注速度快，相应的发热量也大，增加了结构的开裂性；④混凝土的浇筑方法的影响。本文结合施桥三线船闸的工程实践，探讨船闸工程混凝土施工技术，提出混凝土耐久性的措施及施工注意事项。

1 船闸混凝土施工技术要求

1.1 把好原材料关

（1）水泥。使用低碱水泥（R2O≤0.6%），有利于降低碱－集料反应，避免DEF反应。同时提高混凝土的干缩性能。

对于大体积混凝土，施桥船闸工程提出了细度（比表面积）不超过350m2／kg，游离CaO≤1.5%，同时控制C3A含量≤8%，SO3含量≤4%，有助于进一步抑制DEF反应。

（2）粗集料。选用反击式破碎机生产粗骨料，拒绝鄂式破碎机生产粗骨料。采用分级供应石子，到拌和站再进行级配。除了控制压碎值、针片状含量外，施桥三线船闸工程要求增加骨料的空隙率，利于控制骨料的形状和级配。同时强调严格控制含泥量≤1.0%，增加混凝土的密实性，提高混凝土的抗干缩能力。

（3）细集料。强调细度模数，采用MX＝2.5～2.9的中粗砂，控制4.75，0.6，0.15mm筛孔的累计筛余含量≤5.0%，40%～70%，≥95%，级配符合II区砂的规定（中砂通过0.315mm筛孔的砂不小于15%）。控制含泥量≤2.0%。

（4）粉煤灰。使用低钙灰，MgO＋CaO含量≤8.0%，SO3含量≤3.0%，烧失量≤4.0%，需水量比≤100%。

（5）外掺剂。控制Cl－含量≤0.25%外，同时控制Na2SO4量≤4%。

1.2 把好配合比关

采用“双掺”技术，结合抗裂混凝土的配合比设计，控制含砂率≤39%，水胶比＜0.5（最佳水胶比控制在0.40～0.50范围内），用水量≤160kg（配制高质量混凝土，用水量一般要在160kg／m3以下［2］），骨料体积率不小于70.0%（骨料体积率对混凝土收缩影响较大，当高于68.0%时干燥收缩显著降低，以68.0%作为临界骨料体积含量［3］），胶凝材料总量不少于340kg。

1.3 把好浇筑关

大体积混凝土产生裂缝是由多种原因造成的，其中采用合理的施工方法，是防止大体积混凝土裂缝的有效措施。

（1）混凝土搅拌必须充分，不能有生料出仓。

（2）罐车运输，防止混凝土离析。混凝土罐车在等待下料的过程中用地下水冲浇混凝土罐体，有利于降低混凝土的浇筑温度。混凝土运输应尽量缩短时间及转运次数，混凝土一旦出现初凝现象应作废料处理。

（3）混凝土浇筑应合理分段、分层进行，使混凝土高度均匀上升。混凝土浇筑应连续进行，间歇时间不能过长。浇筑过程中每层混凝土初凝前都确保被上层混凝土覆盖，避免施工裂缝出现。浇筑应在室外气温较低时进行，气温不宜超过28℃，夏季施工尽量避开正午高温时段。当浇筑薄层混凝土时，每层浇筑厚度控制在30cm以下为宜，以加快热量的散发，并使温度分布较均匀，同时便于振捣密实，以提高弹性模量。利用低温季节浇筑混凝土可以降低其起始温度，减少基础温差。

1.4 把好振捣关，采用二次振捣工艺

混凝土振捣除了应按现行规范的有关规定依次振捣密实，防止漏振、欠振外，还应采用二次振捣工艺，有效消除混凝土塑性沉缩裂缝、内部潜在的裂缝及表面缺陷。

1.5 把好泌水关

混凝土在浇筑、振捣过程中，应将上涌的泌水和浮浆顺混凝土坡面下流到坑底，通过侧模底部开孔将泌水排出基坑。当混凝土大坡面的坡角接近顶端模板时，应改变混凝土浇筑方向，形成集水坑，及时用水泵将泌水排除，以提高混凝土质量，减少表面裂缝。

1.6 温差与温度应力“双控法”［4－6］

大体积混凝土施工中，不能仅凭经验用温差来控制裂缝的发生，而应根据设计和施工条件，进行温度应力验算，其中包括温差与收缩叠加而成的温度应力是否超过施工当时混凝土极限抗拉强度。根据事先计算，才能检验混凝土原材料与配合比、入模温度以及施工中养护措施等是否正确。这种用控制温差和温度应力的双控法，在大量实践中已证明是控制大体积混凝土裂缝的有效手段之一。

1.7 把好收面关，采用二次抹面工艺

浇筑基础时坍落度可控制在100～140mm，坍落度大时会使表面钢筋下部产生水分，或表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为防止这种裂缝，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。由于泵送混凝土表面水泥浆较厚，在浇筑后2～8h，初步按标高用长刮尺刮平，然后用木板对混凝土终凝前进行多次抹压，有利于防止混凝土表面收缩裂缝。

1.8 把好保湿保温养护关

在大体积混凝土保温养护过程中，应对混凝土浇筑块体的里外温差和降温速度进行监测，现场实测是控制大体积混凝土施工的重要环节。根据现场实测结果可随时掌握温控数据（里外温差、最高温升及降温速度等），可根据这些实测结果调整保温养护措施以满足温控指标的要求。保温养护过程中，应保持混凝土表面湿润。保湿可以提高混凝土的表面抗裂能力。有资料表明，潮湿养护时，混凝土极限拉伸值比干燥养护时要大20%～50%。另外，在大体积混凝土拆模后，应采取措施预防寒潮袭击、突然降温和剧裂干燥等。

1.9 把好拆模关

混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。

2 施工注意事项

（1）重视前期准备工作。如降温设备及保温材料的准备、主要施工建筑材料堆放保管和运输过程中的降温措施等。

（2）分段浇筑。和分缝分块的作用一样，根据具体情况合理分段浇筑即增设“后浇带”的方法也能够有效地减少温度裂缝。

（3）薄层、短间歇、均匀上升。合理安排混凝土浇筑时间和进度，尽量做到薄层、短间歇（5～10 d）、均匀上升，避免突击、薄块和长期间歇以及浇筑块体之间较大的高差及侧面的长期暴露。

（4）利用低温季节浇筑基础部分。基础部分混凝土是温控最重要的部位，利用低温季节浇筑混凝土可以降低其起始温度，减少基础温差。

（5）提高施工质量和改善施工工艺。裂缝的出现与混凝土的不均匀性、密实度有重要的关系。保证施工质量、增加混凝土的密实度能够提高混凝土的抗压强度，从而增强混凝土的抗裂性；而改善混凝土的搅拌工艺可以提高混凝土的极限拉伸值，减少混凝土的收缩。

（6）低温季节推迟拆模。上下游坝体外露混凝土及闸墩等部位表面采用5cm聚苯乙烯泡沫板［7］内帖，仓面用10cm草袋或聚乙烯气垫薄膜覆盖；坝体中的廊道、孔口的顶部及进出口不应长期暴露，需注意封闭和掩盖；当日平均气温低于5℃时，停止浇筑。

（7）初期的表面温度骤降是引起表面裂缝的主要外因。当日平均气温在2～4d内连续下降6～9℃时，未满28d龄期的碾压混凝土表面可能产生裂缝。因此，在基础混凝土、上游坝面及其他重要部位用聚乙烯气垫薄膜覆盖，尤其是每年的3～5月份多发生气温骤降的时候需根据气象预报提高预防能力。

（8）做好混凝土早期保湿养护。根据季节特点对厚度较大的墙体注意混凝土的内外温差，必要时应进行蓄热养护。为了便于充分发挥混凝土松弛特性，冬季采用4层草袋、2层塑料薄膜骑马铺设保温保湿养护。如遇气温骤降，在基坑内再加塑料薄膜及草袋加强养护，或用碘钨太阳灯照射，提高环境温度。

一般情况下，“带模养护”不能代替保湿养护，保湿养护应采用“小水慢淋”的方式，使新浇的墙体处在潮湿的、温度相对稳定的环境之中。对于拆模较早和处于风口部位的墙体尤应注意水分蒸发对裂缝出现和发展的不良影响。宜采取适量洒水使环境保持较大的湿度，或采取涂刷养护剂等减少混凝土表面水分蒸发的措施。

（9）应尽可能地抓紧地下结构的验收和回填，减少混凝土墙体在大气中暴露的时间。对于必须长时间暴露在大气中的结构或长期处在风口部位的结构宜采取在混凝土表面涂刷防水材料的方法加以保护。

（10）对施工全过程进行全面温度监控。重点控制钢筋保护层厚度，确保混凝土耐久性。

（11）加强施工精细化管理。认真落实质量保证体系，严格“自检、互检、交接检”三检制度，上道工序未检验或检验不合格的，坚决不得进入下道工序施工，确保不留质量隐患。

3 结语

船闸混凝土体积大，结构复杂，混凝土施工涉及原材料、配合比、各工序操作控制以及施工管理等方面，必须对各环节严格把关，确保船闸混凝土施工质量。

［1］朱 平，王海滨，刘宏新.船闸工程闸室侧墙裂缝分析与处理［J］.水运工程，2006（8）：116－119.

［2］CCES01－2004混凝土结构耐久性设计与施工指南［S］.北京：中国建筑工业出版社，2005

［3］张 雄.混凝土结构裂缝防治技术［M］.北京：化学工业出版社，2006.

［4］朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制［M］.北京：中国电力出版社，1999.

［5］冯乃谦，顾晴霞，郝挺宇.混凝土结构的裂缝与对策［M］.北京：中国建筑工业出版社，2006.

［6］王铁梦.工程结构裂缝控制［M］.北京：中国建筑工业出版社，1997.

［7］CECS 268：2010水工混凝土外保温聚苯板施工技术规范［S］.北京：中国计划出版社，2010.