新疆博湖东泵站工程混凝土温控措施

洪 辉

新疆博湖东泵站工程混凝土温控措施

洪 辉

（塔里木河流域干流管理局，新疆 库尔勒市 841000）

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。

博湖东泵站；温度裂缝；温控措施

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，1000m2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。1000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SO42-离子高达12728 mg/l，Mg2+离子的含量最高可达1378.6 mg/l，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（C3S ）和硅酸二钙（C2S ）和铝酸三钙（C3A）。C3S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；C2S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。C3A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C3S和C3A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C3A成分含量仅为6%（一般可达15%左右），在混凝土配合比中又用矿渣微粉替代了45%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C25混凝土配合比

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

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/mm2，闸墩作为自由板，当考虑内外温差为20℃时，其温度应力为4.7N/mm2，均超过了设计C25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10～15cm处的温度值。根据不同的气温条件，拦污闸底板浇筑温度Tp控制在10℃～12℃之间，主厂房底板浇筑温度Tp控制在5℃～10℃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15℃～20℃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温差控制在10℃～12℃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4h测量1次，夜间应做到每2h测量1次。

混凝土浇筑温度的测量，每100m2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8h观测1次，以后应每12h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已进入深秋，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。

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666m2、1000 m3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。

[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,1999.

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.05.025

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1008-1305（2014）05-0071-02

洪 辉（1977年-），男，工程师。