摘要：溫度裂縫是混凝土施工中常見的一種裂縫類型，也是土木工程界至今尚難以很好解決的工程實(shí)際問題之一。在南水北調(diào)中線刁河渡槽施工中，采取了預(yù)防和控制溫度裂縫的一系列實(shí)踐證明，在大體積、高標(biāo)號(hào)混凝土的施工及在外部環(huán)境溫度變化較大地區(qū)混凝土的施工中，是可以采取綜合溫控措施來預(yù)防和控制混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的，使結(jié)構(gòu)盡可能不出現(xiàn)溫度裂縫，從而確保工程質(zhì)量。

　　1前言

　　溫度裂縫是混凝土施工中最常見的一種裂縫類型，也是土木工程界至今難以很好解決的工程實(shí)際問題之一。

　　溫度裂縫多發(fā)生在大體積，高標(biāo)號(hào)混凝土表面或者溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。混凝土澆筑后，在硬化過程中，水泥發(fā)生水化反應(yīng)產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱積聚在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致其內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差，較大的溫差造成混凝土內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工的中后期，通常只在混凝土表面較淺的范圍產(chǎn)生，嚴(yán)重時(shí)往往還會(huì)出現(xiàn)大致平行于結(jié)構(gòu)物短邊方向的貫穿性裂縫。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕，加速混凝土的碳化，降低混凝土的耐久性，抗凍融，抗疲勞及抗?jié)B能力等，影響建筑物外觀，使用壽命，嚴(yán)重者將會(huì)威脅到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

　　2工程概況

　　南水北調(diào)中線一期工程淅川段刁河渡槽位于河南省鄧州市九龍鄉(xiāng)姚營(yíng)村南500m的河段上。南水北調(diào)中線一期干線工程為Ⅰ等工程，輸水建筑物為1級(jí)建筑物。刁河渡槽為輸水工程的一部分，其主要建筑物為1級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。渡槽設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度660m，包括進(jìn)口渠道段、進(jìn)口漸變段、進(jìn)口節(jié)制閘、進(jìn)口連接段、槽身段、出口連接段、出口閘室段和出口漸變段。刁河渡槽設(shè)計(jì)流量為350m3/s，加大流量為420m3/s。

　　3刁河渡槽溫度裂縫控制施工條件

　　3.1水文氣象條件

　　按照施工的常規(guī)方案，單跨渡槽先澆筑底板混凝土，至側(cè)墻“八”字墻以上60cm左右的高度，間歇10天后再澆筑上層所有混凝土。表2.1為刁河渡槽工程所在的流域內(nèi)內(nèi)鄉(xiāng)氣象站實(shí)測(cè)氣象資料，流域內(nèi)全年盛行的風(fēng)向?yàn)镹E。結(jié)合氣象資料，渡槽工程的可施工期為每年的3月份～11月份及12月份至次年2月份。

　　表2.1 多年平均氣象資料

　　3.2渡槽槽身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　槽身段全長(zhǎng)350m，跨徑布置為30m+8×40m簡(jiǎn)支開口箱型渡槽，采用雙線雙槽布置形式。單槽頂部全寬15m，底部全寬15.1m，單槽凈寬13.0m，兩槽間內(nèi)壁間距5.0m，兩槽之間加蓋人行道板。雙線渡槽全寬頂寬33m，底寬33.5m，如圖1.1所示。

　　圖1.1 刁河渡槽單跨槽身結(jié)構(gòu)示意圖

　　3.3渡槽槽身設(shè)計(jì)技術(shù)要求

　　槽身設(shè)計(jì)技術(shù)要求高，槽身混凝土標(biāo)號(hào)為C50W6F150;對(duì)于槽身混凝土的抗裂性，設(shè)計(jì)要求是在槽身上無(wú)論出現(xiàn)任何裂縫，縱向的或橫向的，表面的或者貫穿的都是不允許的。

　　4刁河渡槽溫度裂縫控制綜合措施

　　鑒于刁河渡槽工程設(shè)計(jì)技術(shù)要求高，槽身結(jié)構(gòu)和施工環(huán)境復(fù)雜，以及南水北調(diào)中線工程的重要作用。參建各方對(duì)施工質(zhì)量尤其是溫度裂縫的預(yù)防與控制都極為重視。最終，在刁河渡槽槽身施工中比較明確的采取了混凝土內(nèi)部降溫和外部保溫保濕的溫度裂縫的預(yù)防與控制措施。

　　4.1優(yōu)選原材料、優(yōu)化混凝土配合比、降低混凝土水化熱

　　進(jìn)行混凝土施工配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，采用發(fā)熱量較低的中熱水泥，降低混凝土單位水泥用量，減少混凝土水化熱溫升，保證混凝土極限拉伸值。提高混凝土的抗裂能力。

　　4.2混凝土出機(jī)口溫度控制措施

　　① 控制膠凝材料溫度，提前2-3d組織水泥和粉煤灰進(jìn)場(chǎng)存放，使其沉伏降。

　　② 堆高砂、石骨料堆4m以上，提前堆放5d以上，裝載機(jī)盡量從下部取料。

　　③ 夏季在骨料場(chǎng)成品倉(cāng)上搭設(shè)防曬涼棚，并設(shè)置噴淋冷水裝置，采用冷水噴淋骨料降溫;冬季在骨料堆上加蓋防雨雪保溫油布。

　　④ 夏季在拌合站以及其料斗和傳送帶上搭設(shè)防曬涼棚;冬季用油布對(duì)拌合站及其料斗和傳送帶進(jìn)行全封閉保溫，并設(shè)置電加熱管加熱。

　　⑤ 采用加冷水和拌熱水的混凝土。夏季高溫季節(jié)采用加冰水拌合方案，根據(jù)理論計(jì)算，冷水拌合混凝土能有效降低混凝土出機(jī)溫度;水溫降低1℃可使混凝土出機(jī)溫度降低0.25℃左右。冬季采用鍋爐加熱水拌合。

　　4.3混凝土運(yùn)輸過程的溫度控制

　　為降低混凝土運(yùn)輸過程中在夏季的溫度回升和在冬季外部低溫的倒灌影響，主要采取以下措施。

　　① 加強(qiáng)管理，強(qiáng)調(diào)調(diào)度權(quán)威性，盡量避免混凝土運(yùn)輸過程中等車卸料現(xiàn)象，縮短運(yùn)輸時(shí)間。

　　② 高溫季節(jié)，混凝土運(yùn)輸車輛及輸送泵采用保溫措施，采用1cm的保溫被包裹，以防在運(yùn)輸過程中受日光輻射和溫度倒灌，減少溫度回升，降低混凝土運(yùn)輸過程中的溫度回升率。

　　③ 冬季低溫季節(jié)，為減少外界對(duì)混凝土的侵襲影響，也是要對(duì)混凝土運(yùn)輸車輛及輸送泵采取保溫措施，采用1cm厚的保溫被進(jìn)行包裹。

　　4.4混凝土澆筑過程溫度控制

　　4.4.1混凝土入倉(cāng)溫度回升控制

　　①在模板外側(cè)滿貼1-2cm厚的保溫板，以減少內(nèi)外溫差和減少外部高溫或低溫對(duì)于入倉(cāng)后混凝土溫度上升的影響。

　　②在槽身內(nèi)埋置冷卻水管，適時(shí)通冷卻水循環(huán)降溫。

　　4.4.2混凝土澆筑溫度回升控制

　　①合理安排混凝土澆筑時(shí)間，夏季混凝土安排在早晚和夜間施工，以盡量避開白天高溫時(shí)段澆筑混凝土;冬季則盡量安排在白天澆筑混凝土。

　　②加快混凝土入倉(cāng)強(qiáng)度，盡量縮短先澆筑層面的澆筑時(shí)間，以控制倉(cāng)面覆蓋時(shí)間在混凝土初凝時(shí)間內(nèi)。

　　③選擇在槽身特征部位埋設(shè)傳感式溫度計(jì)，加強(qiáng)混凝土內(nèi)部和大氣溫度檢測(cè);適時(shí)調(diào)節(jié)冷卻水溫度和循環(huán)速度。

　　4.5混凝土澆筑后的溫度控制

　　①澆筑倉(cāng)面待混凝土終凝后4-6h內(nèi)，混凝土表面及時(shí)覆蓋聚乙烯保溫被或覆蓋土工膜保溫、保濕。

　　②冬季施工時(shí)，對(duì)槽身底板下承重排架周邊以及槽身兩邊進(jìn)行全封閉，并內(nèi)置加熱裝置，升溫至15-20℃，持續(xù)1周以上。

　　③安排專職人員加強(qiáng)對(duì)混凝土溫度和冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控并適時(shí)進(jìn)行調(diào)整。確保混凝土內(nèi)外溫差不超過設(shè)計(jì)要求的25℃

　　5小結(jié)

　　在南水北調(diào)中線淅川段刁河渡槽工程槽身施工中，采取了預(yù)防和控制溫度裂縫的一系列綜合措施，取得了施工期未出現(xiàn)一條溫度裂縫的良好效果，為成功解決在廣大中原地區(qū)野外施工高標(biāo)號(hào)、大體積混凝土而不出現(xiàn)溫度裂縫這一難題提供了一個(gè)比較成功的范例。實(shí)踐證明，在大體積、高標(biāo)號(hào)混凝土的施工及在外部環(huán)境溫度變化較大地區(qū)混凝土的施工中，是可以采取綜合溫控措施來預(yù)防和控制溫度裂縫的產(chǎn)生，使結(jié)構(gòu)盡可能不出現(xiàn)溫度裂縫，從而確保工程質(zhì)量。