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行了分析探討，并針對具體情況提出了具體實施方案。 </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文獻標識碼：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。在施工過程中當溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮的襲擊等，會導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；混凝土養(yǎng)護不充分，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，存在某些薄弱面；混凝土澆筑分層、分塊不當；基礎(chǔ)或者老混凝土對新澆混凝土產(chǎn)生強力約束；表面裂縫發(fā)現(xiàn)與處理不及時而向深層發(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、護坦、鋪蓋、閘室、消力池、海漫、下游防沖槽等組

6、成，順水流方向總長度213.5m。閘室順水流方向的長度為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，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)多年平均風速2.6m/s，最大風速24m/s，最多風向為NE。 </p><p><b>　　1.3編制依據(jù) </b></p><p>　　（1）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>　?。?）《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。 </p><p>　　2冬季混凝土施工溫控措施 </p><p>　　本工程混凝土

9、施工的主要時段為2006年11月～2007年5月，根據(jù)氣候特點，低溫季節(jié)混凝土施工要加強混凝土保溫措施，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：當室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定在5℃以下時，混凝土進入冬季施工。 </p><p>　　當日最低氣溫低于-5℃時，混

10、凝土停澆。 </p><p><b>　　2.2有關(guān)計算 </b></p><p>　　2.2.1混凝土入倉溫度計算 </p><p>　?。?) 混凝土出機口溫度T0 </p><p>　　以閘底板混凝土配合比為例，按下式計算混凝土出機口溫度。 </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>　　計算時，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, 水泥溫度以11.7℃計，拌和水溫按55℃計。 </p><p>　　表1閘墩混凝土配合比表 </p><p>　　計算得閘底板混凝土出機口溫度t0=12.99℃。實際拌和過程中有熱量的損失和拌和機機體的溫度傳導等影響，底板混凝土出機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口溫度t0=9.99℃。 </p><p>　　（2）混凝土入倉溫度 </p><p>　　按TB?P = T0-Tu計算。 </p><p>　　式中：TB?P―混凝土入倉溫度，℃； </p><p>　　T0 ―混凝土出機口溫度，℃，由上面的計算知，t0＝9.99℃；

15、</p><p>　　Tu―混凝土運輸過程中溫度損失，按Tu=a（T0-Ta）t計算，℃； </p><p>　　Ta―外界氣溫，℃，?。?℃； </p><p>　　a―容器系數(shù)，取0.2； </p><p>　　t―運輸時間，h，取0.3h； </p><p>　　經(jīng)計算得：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間，h，取2h； </p><p>　　其它符號意義同前。 </p><p>　　經(jīng)計算得：TP＝7.02℃，滿足《水閘施工規(guī)范》中澆筑大面積的混凝土時，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混凝土絕熱溫升計算 </p><

18、;p>　　以閘墩混凝土配合比為例，計算混凝土絕熱溫升。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>　?。?）嚴格按照設(shè)計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>　　（2）延長混凝土拌和時間至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>　?。?）骨料在進入冬季前按冬季澆筑的混凝土量計算需要量進場。 </p><p>　　（4）在粗骨料料堆上覆蓋彩條布，細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>　?。?）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。 </p><p>　　2.

22、3.2混凝土運輸保溫措施 </p><p>　　為保證混凝土運輸過程中不受凍，混凝土攪拌運輸車采用加棉帆布包裹，并盡量縮短運輸時間，將拌制成品混凝土及時運至混凝土澆筑倉面。 </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，對混凝土進行內(nèi)部水管冷卻。 </p><p>　?。?）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。初冬時通水流量為2.44m3/h,流速約1.10m/s。水管進、出口溫差約6℃。通水歷時為5天，在前2天的溫升時段內(nèi)每隔8小時改變一次水流方向；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>　　冬季低溫時段，在混凝土澆筑后約2d的溫

24、升時段內(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。水管通水改向時間間隔同初冬時段，通水冷卻時間為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，每個水管進出口端都水平穿出。初冬施工時段通水歷時為5天，在前約1.3d齡期的溫升階段，水管流速取1.10m/s，水管進出口溫差約4℃。每組水管的低位置端口為進水口，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>　　冬季低溫時段，在混凝土澆筑后在約1.3d齡

26、期的溫升時段內(nèi)，水管滿流量運行，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，水管低端仍為進水口；通水冷卻歷時為5天。 </p><p>　?。?）開始通水時間 </p><p>　　水管最佳開始通水時刻為：當混凝土澆筑入倉溫度高于冷卻水溫時，遵循“先通水，后澆混凝土”的原則；當混凝土澆筑溫度低于冷卻水溫時

27、，水管開始通水的最佳時刻是水管周邊混凝土溫升至冷卻水溫的時刻，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)的溫度計傳感器量測。 </p><p>　　（4）通水流量控制 </p><p>　　在水管通水冷卻過程中有時需要調(diào)節(jié)水管流量的大小，調(diào)節(jié)的手段是在水管進水口端安置水表和旁通管1個。根據(jù)水表計算通水流量，當要減少流量時打開旁通管。 </p><

28、;p>　　2.3.4冬季混凝土表面保護措施 </p><p>　　（1）閘底板混凝土表面保護措施 </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（寒冷時二層草袋）＋一層復合土工膜（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、低和風速大，在整個冬季時段混凝土表面留一層草袋和彩條布進行長期覆蓋，此時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，底板上表面應再覆蓋 “一層草袋＋一層土工膜”進行保溫。 </p><p>　　為了混凝土表面覆蓋嚴實，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、覆蓋物進行適當?shù)膲褐?，防止風吹掀起覆蓋物體。 </p><p>　?。?）閘墩混凝土表面保護措施 </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行劃分，再用工業(yè)粘貼膠進行粘貼。閘墩混凝土澆筑后閘墩頂面也要進行保溫，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）拆模時間 </b></p>

32、<p>　　閘底板模板拆模時間為3天，閘墩鋼模板連同塑料保溫板一起拆模，拆模時間為10天，遇到寒潮降溫時相應延長拆模時間。 </p><p><b>　?。?）擋風措施 </b></p><p>　　閘墩除了在上述保溫材料的擋風作用下，在深冬季節(jié)施工時，為了進一步減小風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頂棚。頂棚拆除時間與拆模時間相

33、同。 </p><p>　　2.3.5 施工時溫控指標 </p><p>　?。?）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>　　（2）內(nèi)外溫差指標：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)部高溫點溫度之差）指標為30℃，閘墩水管內(nèi)外溫差為25℃。 </

34、p><p>　　（3）閘墩不同齡期時段最大降溫速度：閘墩上部結(jié)構(gòu)在降溫期間的降溫速度限制為（以內(nèi)部高溫點的溫度測值為準）：在降溫期的第1d～2d，日溫降速度指標為3℃/d，即一天的降溫量不大于3℃，若溫降過速應減小水管流量；在第3d～5d，日降溫速度指標為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>　?。?）水管進出口水溫差。底板水管的進出口溫差控制在7℃以內(nèi)，閘墩水管進出口溫差指標為5℃，主要是通過流量的調(diào)整來控制水管進出口的水溫差。 </p><p>　　（5）拆模時，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>　?。?）冬季施工時密切注意天氣預報，防止遭受寒流、風雪和霜凍襲擊。 </p><p>　?。?）混凝土配合比中摻加防凍劑，防凍劑摻量經(jīng)試驗確定。 </p><p>　?。?）混凝土避免安排在寒流期間澆筑。 </p><p>　?。?）護坦、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段進行。 </p><p>　?。?）

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，避免混凝土內(nèi)部出現(xiàn)振搗不實的現(xiàn)象。振搗混凝土時，要盡量避免對溫度計或溫度計導線的振壞。 </p>

38、<p>　?。?）嚴格按要求在閘底板和閘墩混凝土內(nèi)部埋設(shè)溫度計傳感器，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技術(shù)性強、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，