大体积混凝土夏季施工温控及防裂措施

□李 恒□胡学中□崔淑君

（1中国水利水电第十一工程局有限公司；2河南方正水利工程咨询有限公司）

大体积混凝土夏季施工温控及防裂措施

□李 恒1□胡学中1□崔淑君2

（1中国水利水电第十一工程局有限公司；2河南方正水利工程咨询有限公司）

文章结合南水北调焦作1-Ⅱ标普济河倒虹吸工程施工过程，分析了大体积混凝土夏季施工产生裂缝的主要原因，夏季混凝土施工特性，采取一系列温控和防裂措施，保证了夏季大体积混凝土混凝土浇筑质量，并防止结构混凝土有害裂缝的出现。工程建成后通过5 a多的运行检验，至今未见裂缝，表明温控效果较好。

倒虹吸工程；高温；大体积混凝土；裂缝；温控措施

1 前言

1.1 倒虹吸工程简介

普济河倒虹吸工程位于河南省焦作市中站区，是南水北调中线工程总干渠穿越普济河的河渠交叉建筑物。倒虹吸总长333 m，包括进、出口斜管段和水平段三部分，管身横向分为4孔两联，一联由2孔箱形钢筋混凝土结构组成，左右对称布置，单孔过水断面6.50 m×6.75 m（宽×高），底（顶）板厚1.40 m，墙厚1.20 m，混凝土标号C30。

根据《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009，混凝土结构物实体最小几何尺寸≥1 m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土为大体积混凝土，工程混凝土即为大体积混凝土。

1.2 工程气象

工程地处焦作市主城区段，6、7、8三个月多年平均气温均高于26℃，多年极端最高气温为39～43.30℃。白天在太阳照射下，混凝土表面温度预计可达到50～60℃。

2 倒虹吸裂缝产生原因

2.1 倒虹吸底板裂缝产生原因

水泥水化热引起的内部温度与表面温度差过大，产生温度应力；内外约束条件的影响；外界气温变化的影响；混凝土的收缩变形。

2.2 倒虹吸墙体裂缝产生原因

温度产生应力的作用；混凝土自身体积变形和干缩变形作用产生的应力的作用；底板混凝土的约束。

3 夏季混凝土施工特性

3.1 夏季混凝土施工特点

夏季气温高，水泥水化快，初凝时间短，混凝土运输中易早凝；混凝土浇筑覆盖时间要求较短，否则易产生冷缝；大体积结构内部温升高，内外温差及与基础稳定温差大，易因表面拉应力和基础约束拉应力而导致裂缝，破坏结构的整体性，降低结构的强度、稳定性、抗渗性、抗冻性和耐久性，对结构的危害极大。

3.2 夏季混凝土施工温控重要性

混凝土裂缝一般可分为贯穿、深层、表面3类，倒虹吸属于箱涵结构，如因温差梯度过大，造成贯穿裂缝，危及结构整体性和稳定性，如裂缝与迎水面相贯通会造成漏水，混凝土内部存在渗水通道，会对钢筋锈蚀，影响结构的使用寿命。因此，做好夏季混凝土施工温控工作是保证工程质量和工程安全的关键。

4 夏季混凝土防裂措施

4.1 主要技术措施

4.1.1 选择水泥品种

混凝土温升的的热源主要是水泥水化热，选择低热或中热水泥品种，是控制混凝土温升最根本的方法，施工中混凝土选择采用低水化热P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥表面积比≤350 m2/kg,水泥熟料中C3A含量≤8%。

4.1.2 调整混合砂比例

混凝土用沙细度模数M应在2.60～3之间，机制沙M细度 =3.60；河沙M细度=1.20，按机制沙：河沙=2.30:1比例调整混合砂比例。

4.1.3 增加粉煤灰用量

减少水泥用量掺用粉煤灰可显著减少水泥用量。粉煤灰采用Ⅱ级，粉煤灰掺用比例为 20%，即每方混凝土用粉煤灰78 kg。根据商品混凝土强度及和易性的要求确定配合比，严格控制水灰比和水泥用量，降低混凝土入仓温度。

4.2 采取降温防裂具体方式

在高温季节，混凝土入仓温度应≤26℃，但混凝土在自然条件下的出机口温度往往超过施工所要求的限度，此时须采取人工降温措施，使用预冷却材料拌制混凝土，从而降低混凝土的出机口温度。以倒虹吸管身段混凝土配合比为例，各种材料冷却1℃对混凝土降温效果(见表1)。

表1 冷却各种材料对混凝土的降温效果表

由表2可知，冷却粗骨料产生的效果最显著；在拌和机中加冰，也可得到较明显的降温效果。根据在本堆料场上的实测资料，距料堆表面1.50 m以下的料温变化很小。

风冷骨料时间：冷透程度在70%～80%时大石需要45-50 min；中石需要40-45 min；小石需要35-40 min；为计算方便确定骨料（四种骨料）冷却时间为1h进行计算，骨料风冷后，温度可降低5～6℃。混凝土的出机口温度，可根据热平衡原理按下式计算：

T0=(∑TiGiCi-335ηGC＋Q)／∑GiCi （1）

计算时取7月份的多年平均温度为计算值。通过制冷计算，7月份自然出机口温度28.90℃，须采取制冷措施方满足要求。采取骨料风冷等温控措施后出机口的温度计算结果见表2。

表2 实施温控措施后出机口温度计算表

通过温控措施实施前后出机口温度对比，采取的措施满足混凝土高温季节浇筑要求。

4.3 综合温控措施

4.3.1 优化混凝土配合比

混凝土采用双掺法，即掺粉煤灰和减水剂。选择表面积小的P.O42.5水泥，减少水泥用量，减少水泥水化导致的内部温升，减低混凝土内外温差，是温控的主要手段。

4.3.2 拌和站

对拌和站采取遮阳措施避免高温阳光直射，防止原材料水分蒸发和骨料升温。原材料在进入搅拌机之前，在皮带输送机输送的过程中，在皮带机上搭置铁皮棚遮阳，以避免骨料在输送过程中，骨料表面温度升高。

4.3.3 混凝土运输温控措施

第一，在高温时段对拌和楼出口采取喷雾或冲水等措施来降低出机口周围环境温度，对回程的待料车喷雾或冲洗降温，防止混凝土运输车辆在拌和楼待料时温升过高；第二，混凝土运输时，根据拌和楼的生产能力，以及仓面大小，合理安排汽车数量，多装快跑，缩短运输历时，并控制每车运输混凝土≥3 m3；第三，所有混凝土运输车辆必须安装遮阳棚，运输车辆装上混凝土后，由专人拉上遮阳棚。或采用保温被包裹并用冷水淋湿，保证搅拌运输车的温度稳定。

4.3.4 仓面温控措施

4.3.4.1 仓面形成低温施工人造“小气候”

高温季节，因天气炎热，仓面温度过高，会引起混凝土入仓后失水较快，造成塌落度损失，影响混凝土工作度。同时，仓面周边环境较热，将造成入仓混凝土温度回升较快。为保证混凝土在较低的温度下施工，混凝土浇筑过程中，根据仓号大小，配置3～4台喷雾机，对仓面全覆盖，在作业面形成湿润、低温的小气候，使混凝土仓面气温保持在26℃以下，防止混凝土入仓后，温度回升和混凝土产生失水。

4.3.4.2 仓面养护

倒虹吸箱涵底板和顶板混凝土施工完毕，且达到初凝后，立即对混凝土表面进行洒水养护。为使混凝土表面全天候保持湿润状态，混凝土表面覆盖一层土工布，土工布互相搭接50 cm以上，便于保水，防止高温水份蒸发，3～4台喷雾机全覆盖，自动洒水，防止混凝土表面干燥，产生表面龟裂。在侧墙混凝土内、外侧，混凝土浇筑1 d后，松动模板拉杆，从混凝土顶面洒水进入模板和混凝土间的缝隙进行养护，待混凝土强度达到80%后拆模，拆模后立即在外露面覆盖土工布，并进行洒水养护。为使养护水与混凝土表面温差≤22℃，养护水采用温度较高的地表水，严禁采用地下水。同时为使混凝土保温保湿，在养护期间，安排专人负责，确保混凝土表面一直处于湿润状态，混凝土养护时间控制在14d以上。

4.3.4.3 避开高温时段浇筑

夏季上午10∶00-下午5∶00为高温时段，混凝土浇筑时段安排下午18∶00以后开仓，并加大混凝土入仓强度，控制在次日上午10∶00之前收仓。

5 混凝土温控监测

一是仓面温度监测。通过试验室的试验员检测，监理旁站，并认真记录拌和及制冷系统温度、仓面温度。二是混凝土成品温度监测。混凝土成品温度监测用圆盘式温度计，分别测定混凝土成品内外温度。将感应棒贴在模板外侧，土工布内侧，测定混凝土表面温度。混凝土浇筑前在模板预留测温孔测定混凝土内部温度。混凝土浇筑完成后，每2 h测定一次混凝土内外温度，计算混凝土内外温差。

6 结语

工程大体积混凝土浇筑时段均发生在当地气温最高时段，通过在施工中采取温控措施，采取仓内人造“小气候”、“二次”法施工工艺等，抑制住混凝土内外温差过大，避免发生温度裂缝，达到控制有害裂缝的目标。

（责任编辑：刘长垠 韦诗佳）

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1673-8853(2016)11-0043-02

2016-09-17