南水北调中线工程某段渡槽槽身混凝土防裂措施

□谭金峰 □王 飞 □刘新生

（河南水利建筑工程有限公司）

一、工程概况

南水北调中线一期工程辉县段三里庄排水渡槽位于辉县市境内。渡槽全长174m，其结构为预应力混凝土现浇结构，槽身高4.16m（典型断面），宽6m，最大跨度为25m，主梁断面尺寸1.3m×1.6m，槽身侧墙壁厚0.5m，槽身混凝土设计指标为C50W6F200。

渡槽槽身计划于2010年8月份开始施工，由于整个施工期跨越汛期及高温天气，根据以往的施工经验，高温天气施工，混凝土很容易产生裂缝，并且槽身混凝土的混凝土内外温差大、自身结构约束及自重应力大等特点，槽身裂缝的预防是本工程施工的重点和难点。

二、裂缝的成因分析

（一）混凝土自身结构约束及自重应力大

混凝土自身结构约束及自重应力大也是混凝土产生裂缝的原因。高标号混凝土配合比水泥用量大（432kg/m3），骨料粒径小（5～20），泵送混凝土坍落度大（22）是引起自收缩的主要因素。环境温度、湿度达不到要求是造成混凝土水分蒸发引起干缩的主要因素；上下层混凝土施工时间间隔过长是产生自身的约束力的主要因素。

（二）混凝土内外温差大

混凝土内部温度高、内外温差大是裂缝产生的主要原因，导致的因素为：原材料温度高，拌合系统无制冷设备。资料显示，本地夏季平均温度在30℃以上，且早晚温差大，经5次现场实际测量为（7月份上午10点）：水泥温度50℃，砂子温度27℃，中石温度30℃，小石温度28℃，水温度22℃，导致拌制的混凝土出机口温度高达28℃，浇筑仓面温度达32℃，水泥用量大，细度小，水泥水化导致内部温升快，峰值高。资料显示C50混凝土配合比水泥用量为432kg/m3，水泥平均细度为0.9%，混凝土39h达到最高温升，峰值达59℃；混凝土内部温度峰值与环境温差值大，再加上本地早晚温差大（夏季温差达18℃），温度骤降导致混凝土承受较大温度梯度产生的应力。

（三）施工过程中混凝土养护不到位

因结构形式复杂，施工中养护难度大，导致新浇筑的混凝土养护不到位或养护不均匀；拆模后以涂刷养护剂形式养护，难以达到养护要求。

另外，对高标号混凝土特性认识不足，预防措施制定、执行不够完善，也是发生裂缝的主要原因之一。

三、提高混凝土抗裂性的措施

针对三里庄渡槽的特殊结构和槽身混凝土的各项设计指标，提高混凝土结构抗裂性能所采取的措施包括以下几个方面：一是优选混凝土原材料和优化配合比，提高混凝土材料自身抗裂能力；二是采取施工措施，创造混凝土适应的人为外部环境（温度、湿度约束条件等）。

（一）提高混凝土材料自身抗裂能力采取的措施

1.合理选用外加剂如聚羧酸系列，以降低混凝土用水量，减少水泥用量并可提高混凝土极限拉伸值。

2.选用发热量低的低热硅酸盐水泥，降低水泥自身水化热。

3.选择线膨胀系数小的优质骨料，减小混凝土的线膨胀系数。

4.适当掺用掺合料，如粉煤灰（掺量20%），降低水泥用量减少水化热。

5.优化混凝土配合比，适当减小坍落度，尽量降低水胶比。

6.与水泥厂家（新乡孟电水泥）商定适当加粗水泥颗粒粒径（2%～4%），延缓水泥水化热发生时间。

（二）施工时采取的技术措施

1.降低混凝土出仓及浇筑温度，采取以下措施降低混凝土浇筑温度。

降低原材料温度：骨料堆搭设遮阳棚，防阳光直射；砂堆堆高存放；增加水泥储存量，适当延长水泥储存时间。降低水泥温度：控制拌合用水温度，采取加冰屑将拌合用水温度降到低于4℃。

2.减少运输过程中的热交换。混凝土拌合、运输过程中加设保温、遮阳装置，对配料机、提升料斗、拌合机等采用隔热板进行封闭隔热，混凝土搅拌运输车用保温材料包裹，以减少热交换，严格控制混凝土运输时间。

3.浇筑仓面搭设遮阳棚并采取喷雾降温，创造人为小环境，在渡槽底部采用彩布条等进行封堵，避免形成空气对流，收仓后及时对施工仓面进行覆盖。

4.在夏季选择晚上开仓浇筑。采取以上措施后，保证混凝土入仓温度≤22℃。

5.埋设冷却水管，通水降低混凝土内部水化热温度。根据实验测得的混凝土温升曲线，通过计算，在主次梁及槽身侧墙中间每隔0.5m埋设一根铁质冷却水管，严格控制冷却用水的水温和管内水的流向、流速与流量和通水时间，防止由于水化热引起的混凝土过快温升和因冷却水控制不当而造成混凝土受激；并根据环境温度变化和混凝土温升曲线变化适当调整冷却水参数。如6月份主梁冷却水的初始水温控制在15℃左右，早起通水流速和流量分别为1.20和5.43；混凝土浇筑48h后，改变通水方向，适当提高冷却用水水温；当混凝土内部温度达到最高时，再适当降低冷却水流量和流速；而后随着混凝土内部温度降低，逐步减少冷却水流量和流速，但要注意控制混凝土内部温度要逐步降低，不可降的太快，控制在3℃左右，当混凝土内部温度降到35℃时，可停止通水，该历时一般为7d左右。

6.混凝土表面保温。在混凝土模板外侧粘贴1.0～2.0cm厚的保温板，可减小混凝土的内外温差，防止早期裂缝出现，还可防因昼夜温差变化和寒潮突袭引起的混凝土表面冷缩。

7.及早施加预应力。高温季节浇筑的混凝土温度较高，外界温度也较高，混凝土内外温差较小，所以混凝土的早期降温收缩较均匀。高温季节过后，外界温度有所降低，混凝土内外温差较大，混凝土降温收缩不均匀，容易导致开裂。因此，在高温季节浇筑的槽身混凝土达到设计强度后，及早施加预应力，可以缓解早期降温引起混凝土应力较大的状况，避免后期出现裂缝。

8.在昼夜温差大的季节，拆模时间可以延迟到7d以后，可降低由于拆模导致混凝土表面温差大产生的裂缝。

9.加强混凝土养护工作。在高温季节浇筑的混凝土及时采取保湿措施，减少由于水分蒸发过快而引起的混凝土龟裂。

四、结语

混凝土防裂是一项综合技术，选用优质材料是基础，采取施工措施是关键，后期养护是保证。只有做到施工前预防、施工中落实、施工后重视，就可以保证混凝土不发生裂缝。

根据三里庄沟渡槽的技术要求和其自身的特点，在槽身混凝土浇筑过程中只有采取了以上防裂措施，从全过程控制，才可以大大降低裂缝发生的概率，可以有效防止槽身在施工时发生裂缝，保证工程的施工质量。