浅议水闸施工期的温控防裂

维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期　２００８年２月　广东水利水电　ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ　ＡＮＤ　ＨＹＤＲ０Ｐ０ＷＥＲ　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ　２Ｏ０８　浅议水闸施工期的温控防裂　陈炽锋　（惠州市水利水电工程质量检测站，广东惠州　５１６００１）　摘要：在长期以来的水闸施工建设中，混凝土底板有开裂现象，后继施工的闸墩结构经常开裂。该文基于大体积混凝土　温度场和应力场的基本理论分别分析了水闸底板和闸墩开裂的原因，并针对混凝土开裂的原因提出相应的防裂方法，供相　关工程参考应用。　关键词：水闸；裂缝；温度控制；防裂方法　中图分类号：ＴＶ６６１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００８－０１１２（２００８）０１－００７４－０２　前言　直于水流方向的宽度，因此，水闸底板早期顺水流向的　拉应力也要大于另两个方向的应力。若不考虑混凝土　浇筑质量的不均匀性，底板早期的裂缝应在底板中部出　水闸是平原地区常见的水工建筑物，历史悠久，数　量众多，分布范围广，设计理论与施工方法均比较成熟。　土时有裂缝出现，后续施工的闸墩开裂现象更为严重，　但在长期以来的水闸混凝土施工过程中，水闸底板混凝　现。　在后期，底板混凝土温度逐渐下降，导致砼内部发　甚至曾出现一条闸墩多处开裂的现象。混凝土的开裂　生温缩变形，底板的温缩变形受到地基的约束作用，在　不仅引起了人们对工程质量的担心，更引起了人们对工　底板中心出现拉应力。但水闸一般修筑于土基之上，土　程耐久性的疑惑，有时甚至会担心水闸结构能否达到预　体对混凝土的约束作用并不大，而且在后期，随着混凝　期的设计目标。　在施工过程中，水闸结构尚未承担外部荷载，混凝　土龄期的增长，混凝土的抗拉强度明显提升，因此，土基　上修建的底板后期出现裂缝较为少见。　在早期，闸墩的温度分布规律与底板类似，均呈现　出“外冷内热”的温度分布规律，顺水流方向的拉应力　较大，且最大的拉应力出现在闸墩中心处或是闸门槽等　结构较薄弱处。　土结构的开裂基本可以归咎为温度作用、干缩作用以及　１．２闸墩裂缝成因分析　地基的不均匀沉降。本文主要就温度作用造成的混凝　土开裂问题进行研究，并未涉及混凝土干缩作用以及不　均匀沉降。　１水闸裂缝成因分析　１、１底板裂缝成因分析　在后期，闸墩内部的温降收缩变形受到了底板的强　约束作用，闸墩中出现了较大的顺水流向的拉应力。若　混凝土浇筑后，水泥发生水化反应，释放出大量的　尽管裂缝也出现在闸墩中心处或是闸门　热量。底板上表面和四周与大气接触，部分热量通过对　此时闸墩开裂，流散失到大气中；与此同时，底板底面与温度较低的地　槽等结构较薄弱处，但相对于早期来讲，裂缝的位置要　基接触，部分热量通过热传导散失到地基中；但由于混　相对低一点。究其原因，早期开裂的原因在于内外温　凝土导热性能较差，大量的水化热量仍积贮在混凝土内　差，闸墩中心处的内外温差较大，因此，闸墩中心处的拉　部。因此，在早期，底板四周温度较低，内部温度相对较　应力也最大，开裂的可能性也最大。而在后期，由于后　高，混凝土表面与内部存在温度差异。与温度分布规律　期闸墩开裂的原因在于底板对闸墩的强约束作用，因　相对应，底板表面承受拉应力，而混凝土内部则承受压　此，开裂的位置相对低一点，一般在底板以上１／３左右　应力。混凝土早期抗拉强度数值不大且可靠性较差，因　此，混凝土底板很可能从表面开裂。　一，的位置。　２温控防裂措施　根据上述水闸混凝土开裂的成因，笔者从材料和施　般来说，水闸底板顺水流方向的长度要大于其垂　收稿日期：２００７—１１—１４　作者简介：陈炽锋（１９８０一），男，大专，助理工程师．从事水利水电工程质量检测＿［作。　７４・　・维普资讯 http://www.cqvip.com

２００８年２月　第１期　陈炽锋：浅议水闸施工期的温控防裂　工两个方面分别阐述闸墩的温控防裂方法。　２．１材料优化　２．１．１降低混凝土的绝热温升　南水闸开裂原因可以看出，早期混凝土内部温升幅　除了从材料角度考虑混凝土的温控防裂外，施工也　是一个温控防裂的重要的环节。　２．２．１降低混凝土的浇筑温度　在高温季节进行水闸施工建设时，应尽可能降低混　度过大是混凝土开裂的主要原因，而降低混凝土的绝热　凝土的浇筑温度。混凝土浇筑温度越低，混凝土早期温　温升能有效地控制混凝土的温升幅度，从而也是最直　度峰值也越低，相对应，混凝土早期的内外温差和后期　接、最有效的温控防裂方法。选用中热或低热水泥以及　在混凝土中掺人粉煤灰，能有效地降低混凝土绝热温　的温降幅度也越小，混凝土开裂的可能性也相对减小。　在施工中，可以视水闸的规模确定合适的降温措施，如　升。相对于水泥中其他主要矿物成份，硅酸三钙（Ｃ　Ｓ）　和铝酸ｊ钙（Ｃ　Ａ）放热速度较快、水化热总量较大，中　热水泥和低热水泥通过掺人其他矿物成分来降低水泥　中的Ｃ　Ｓ和Ｃ　Ａ含量，从而减小混凝土的水化放热总　量。在混凝土掺人粉煤灰后，由于粉煤灰的活性远小于　水泥，可以显著地减小混凝土的发热量，并改善混凝土　的和易性。但降低混凝土的绝热温升应以混凝土的其　他性能能满足工程需要为前提，宜通过试验来确定。　２．１．２提高混凝土的抗扣强度　降低水灰比以及在混凝土中掺入纤维材料均可有　效提高混凝土的抗拉强度，减小混凝土开裂的风险。但　是，降低混凝土的水灰比后，混凝土的弹性模量增加，徐　变减小，混凝土拉应力未必减小，【天ｌ此，降低水灰比对混　凝土防裂未必有利。　而在混凝土的掺入纤维材料后，混凝土的抗拉强度　明显提升，其他诸如抗渗性、耐磨性和抗冲击性能均有　所改善。但掺人纤维材料后，混凝土成本明显提高，拌　合时间有所增加，因此，只建议在抗裂或抗冲耐磨要求　较高的部位选用。　２．１．３掺人减水剂　在保持流动性和水灰比基本不变的前提下，在混凝　土中掺人减水剂可以减少朋水量和水泥用量，降低混凝　土的绝热温升；在保持流动性和水泥用量基本不变的条　件下，掺人减水剂后可以减小用水量，降低水灰比，提高　混凝土的强度及耐久性。冈此，在混凝土中掺人减水剂　有利于混凝土的防裂。　２．１．４掺人膨胀剂　膨胀剂能在一定程度上补偿混凝土的自生体积收　缩变形和混凝土温缩变形，有利于后期混凝土应力状态　的改善，减小混凝土开裂的风险。　２．２施工优化　降低骨料的温度、加冰（水）拌合、缩短运输距离减小混　凝土运输过程中的温度回升等等。　２．２．２混凝土表面保温　内外温差过大是混凝土早期开裂的主要原因，在混　凝土表面覆盖保温材料后，混凝土表面温度显著提高，　内外温差明显减小，表面应力状态明显，混凝土开裂可　能性明显减小。因此，表面保温是一项经济、有效的温　控措施，尤其在寒冬季节更是如此。　２．２．３控制底板与闸墩的浇筑间歇时间　底板与闸墩浇筑间歇时间过长是闸墩后期开裂的　重要原冈。浇筑间歇时间越长，闸墩浇筑时底板混凝土　的弹性模量越大，对闸墩的约束作用越强，闸墩后期内　部的拉应力越大，越有可能开裂。一般来讲，底板和闸　墩的浇筑问歇时间应控制在３０ｄ左右为宜。　２．２．４采刚后浇带技术　后浇带施工技术指的是将闸墩沿水流方向一分为　三，先浇筑前后两块，中间预留ｌＩｎ左右部分待到以后　再施工。后浇带技术缩短了浇筑块沿水流方向的长度，　底板对闸墩的约束作用显著减小，闸墩后期的应力状态　明显改善。但若采用后浇筑带技术对施工工期有一定　影响。　３结语　本文利用大体积混凝土温度场和应力场的基本理　论分别分析了水闸底板和闸墩施工期开裂的原因以及　可能开裂的位置，并从材料和施工两个角度分别提出了　相应的温控防裂方法，可供类似Ｔ程参考。　参考文献：　［１］王世夏，林益才．水Ｔ建筑物［Ｍ］．南京：河海大学『叶Ｊ版　社，１９９５．　’　［２］朱伯芳．大体积混凝土温度应力与温度控制［Ｍ］．北京：　中国电力出版社，１９９９．　・７５・