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        袁家口子水源工程大體積混凝土施工措施

        2018-06-14 09:44:26付用坤韓瑞濤張永樂
        山東水利 2018年4期
        關(guān)鍵詞:閘墩底板保溫

        付用坤,韓瑞濤,張永樂

        (山東臨沂水利工程總公司,山東 臨沂 276006)

        臨沂市沂河袁家口子水源工程主體工程主要為12孔攔河閘,閘室凈寬20.0 m,采用弧形鋼閘門,閘門高9.5 m,閘底板厚2.0 m,順?biāo)鞣较?6.5 m,閘墩高14.5 m,墩厚2.0 m。其主要特點是:一是整體結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸大,是山東省單孔寬度和高度規(guī)模較大的攔河閘工程,突破了常規(guī)的設(shè)計尺寸,同時也相應(yīng)的加大了工程施工的難度;二是混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計尺寸大,底板厚2.0 m,閘墩厚2.0 m,屬于典型的大體積混凝土設(shè)計類型,該設(shè)計對混凝土的澆筑和養(yǎng)護施工提出了更高的要求;三是主體工程施工階段正值冬季,低溫環(huán)境給大體積混凝土的施工和成品養(yǎng)護帶來非常不利的因素;四是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的機率相對高,是本工程施工中必須加強克服的重要難題。

        1 主要措施

        1.1 應(yīng)用三級配水工混凝土

        本工程主體結(jié)構(gòu)閘底板及閘墩混凝土設(shè)計強度等級均為C30W6F150,常規(guī)中采用二級配泵送混凝土,實驗室二級配合比材料用量見表1。

        表1 混凝土二級配合比材料用量 kg/m3

        二級配水工混凝土適用于薄壁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),考慮大體積混凝土溫控效果和經(jīng)濟性,本工程更宜采用三級配水工混凝土,實驗室的設(shè)計配合比值如表2。

        表2 混凝土三級配合比材料用量 kg/m3

        由表2知,三級配水泥用量減少了10 kg/m3,相應(yīng)膠凝材料用量減少30 kg/m3,而水灰比值不變,相對二級配能夠有效的降低混凝土反應(yīng)過程中的水化熱,一定程度的降低了混凝土的內(nèi)部溫度,從而減小了混凝土在反應(yīng)過程中的溫度應(yīng)力,可以緩解甚至消除混凝土表面產(chǎn)生裂縫的隱患。

        1.2 閘墩二次澆筑施工工藝

        本工程工期緊迫,大底板收縮周期相對長,如果繼續(xù)采用先底板后閘墩的方法,將很可能造成底板對閘墩產(chǎn)生相當(dāng)大的約束力,綜合以往工程的經(jīng)驗,本工程又采取了大底板與底部1.8 m閘墩同時澆筑,變底板對閘墩的約束為閘墩本身新老混凝土之間的約束,同時也盡可能拉長1.8 m以上閘墩澆筑的時間間隔,極大緩解底板溫度應(yīng)力對閘墩的集中約束,降低了閘墩出現(xiàn)裂縫的機率。

        1.3 溫控措施

        1)大型鋼木組合模板。本工程在閘墩的施工中,結(jié)合大型鋼模板施工工藝,改進選取3.0m×1.8 m模塊高強度膠合板與鋼龍骨結(jié)合的大模板,并與圓弧鋼模板組合運用,既繼承了大型鋼模板施工機械化、節(jié)約加固材料、保證混凝土外觀質(zhì)量的特點,更重要的是木工板的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于鋼板,改善了模板對大體積混凝土的保溫作用,相對于純鋼結(jié)構(gòu)的大模板工藝,凸顯了其在大體積混凝土施工中,溫度控制的優(yōu)勢,一定程度上對混凝土表面起到了保溫的作用。

        2)混凝土的保溫養(yǎng)護。冬季施工混凝土,保溫養(yǎng)護是最為重要的環(huán)節(jié),對混凝土后期的強度和質(zhì)量都起著決定性的作用。除選擇有利于澆筑的溫度時段外,成品的保溫養(yǎng)護非常重要。對于閘墩,延長模板拆模時間,在模板龍骨之間鑲嵌泡沫板,再在泡沫板外圍利用土工膜嚴(yán)密包裹,經(jīng)測量模板與泡沫板之間的溫度最高達到20℃。對于閘底板,采取薄膜、再生棉、土工膜和草苫子四層組合保濕保溫覆蓋,使得混凝土表面溫度始終維持在20℃左右,同時底板四周也利用土工膜和草苫子嚴(yán)密包裹。這些措施,降低了混凝土內(nèi)外溫差,緩解了混凝土溫度應(yīng)力產(chǎn)生的負(fù)面影響。

        3)混凝土內(nèi)部冷卻的應(yīng)用。對于大體積混凝土施工,混凝土內(nèi)部水化熱不容忽視,光外部的保溫并不能有效降低混凝土的內(nèi)外溫差,也不能減輕其收縮程度。結(jié)合以往工程的經(jīng)驗,本工程在底板和閘墩的澆筑過程中,植入降溫冷卻管,布置了間距60 cm、排距70 cm的鍍鋅鋼管冷卻管,通水時間自澆筑開始至混凝土內(nèi)外溫差不大于15℃結(jié)束,平均持續(xù)7~9 d。

        通過以上措施的實施,切實將設(shè)計和規(guī)范指標(biāo)控制在允許范圍之內(nèi),有效的緩解了混凝土早期表面的拉應(yīng)力和混凝土內(nèi)部的壓應(yīng)力之間的矛盾,切斷了混凝土裂縫產(chǎn)生的通道。

        2 溫控測量

        2.1 測溫系統(tǒng)的布設(shè)

        底板溫度感應(yīng)線共布置上中下3條,上部、中部、底部距混凝土面層分別為30 cm、100 cm、170 cm,同時水平方向布置在相鄰冷卻管中間位置,所有感應(yīng)線端頭均引至閘墩站筋牢固結(jié)扎并做好清晰的區(qū)分標(biāo)記。閘墩溫度感應(yīng)線垂直方向共布置上中下3條,上部、中部、底部距閘墩頂面分別為50 cm、750 cm、1 150 cm,水平方向布置在閘墩的中間位置;另外在水平方向布置3條溫度感應(yīng)線距離冷卻管10 cm、30 cm、50 cm,高度便于操作即可,這兩部分溫度感應(yīng)線均須在模板上開孔,將其引至倉外在模板龍骨上牢固結(jié)扎并做好清晰的區(qū)分標(biāo)記。

        2.2 溫度測量與記錄

        溫度測量自混凝土埋沒底部感應(yīng)線2 h后開始,每2 h測量一次,澆筑過程中測量混凝土的入倉溫度、大氣、進出水溫度,澆筑完成后測量混凝土表面溫度,將測量數(shù)值規(guī)范記錄在表格中。

        2.3 測溫數(shù)據(jù)整理

        收集的數(shù)據(jù)為不同部位不同作用的測量結(jié)果,底板中記錄了混凝土內(nèi)部隨著通水時間的推移上中下位置溫度的變化情況;在閘墩中記錄了混凝土內(nèi)部隨著通水時間的推移上中下位置溫度的變化情況及距離冷卻管10 cm、30 cm、50 cm位置的冷卻效果。在數(shù)據(jù)的整理中,首先是以小時為單位,整理24 h的溫度測量數(shù)據(jù),繪制當(dāng)天溫度曲線并計算當(dāng)天溫度的平均值。當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差不超過15°時停止測量,再以天為單位,繪制時間和平均溫度為坐標(biāo)軸的溫度曲線。

        2.4 實例數(shù)據(jù)分析

        以該工程7號底板和閘墩為例,分析溫控過程中溫度變化的過程。

        由溫度曲線可以看出混凝土內(nèi)部在澆筑完成后第2天至第3天水化熱走向最高峰,之后一周內(nèi)呈逐步降低趨勢,直至降至20攝氏度左右,而此期間混凝土表面溫度一直維持在15~20℃左右,內(nèi)外溫差自第3天到第5天接近內(nèi)外溫差25℃,比較集中的消除了水化熱的散發(fā)強度。

        3 結(jié)語

        大體積混凝土施工中產(chǎn)生裂縫的因素較多,主要由其本身的屬性和外部條件所引起。本工程中,除了嚴(yán)密的部署了水泥、外加劑等原材的選用之外,又進一步的優(yōu)化了施工配合比;除了嚴(yán)密的把控了混凝土的拌合、運輸、入倉、振搗等細(xì)節(jié),大膽的嘗試改進了施工順序;除了做好混凝土的外部保溫之外,同時在模板的使用上實現(xiàn)了突破,最重要的是混凝土內(nèi)部降溫的措施。通過采取以上一系列措施,縱觀控制的過程,袁家口子水源工程大體積混凝土的施工和成品質(zhì)量得到了有效的控制,為今后的大體積混凝土施工提供了寶貴的經(jīng)驗。

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