南水北調(diào)邳州站工程大體積混凝土澆筑溫控措施探討

1、南水北調(diào)邳州站工程大體積混凝土澆筑溫控措施探討摘要:江蘇省南水北調(diào)邳州站工程是國(guó)家南水北調(diào)東線一期工程第六梯級(jí)泵站， 建設(shè)中進(jìn)行了主站身底板、進(jìn)出水流道和電纜層、輔機(jī)層三次大體積混凝土澆筑， 澆筑物存在著面積大、厚度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形狀不規(guī)則等難點(diǎn)，且澆筑時(shí)間歷經(jīng) 酷暑和嚴(yán)冬，為保證澆筑質(zhì)量，建設(shè)單位組織了多次專項(xiàng)澆筑方案論證，特別是 在澆筑溫控措施方面進(jìn)行了科學(xué)設(shè)計(jì)處理，澆筑取得了理想效果，外觀質(zhì)量?jī)?yōu)良， 沒(méi)有出現(xiàn)有害性裂縫，保證了混凝土澆筑質(zhì)量。主題詞：大體積；混凝土；澆筑；溫控1工程概況江蘇省南水北調(diào)邳州站工程是國(guó)家南水北調(diào)東線一期工程第六梯級(jí)泵站，工 程批復(fù)概算總投資31644萬(wàn)元，主要

2、建設(shè)內(nèi)容有：泵站一座，設(shè)計(jì)流量100 m3/s； 劉集南閘一座，設(shè)計(jì)流量400 m3/s；公路橋一座；清污機(jī)橋一座；管理區(qū)附屬建 筑物。主要作用是通過(guò)徐洪河抽引睢寧站來(lái)水，沿房亭河送入駱馬湖或沿中運(yùn)河 北送，同時(shí)通過(guò)劉集地涵調(diào)度，利用邳州站抽排房北地區(qū)澇水。邳州站采用前置 式豎井貫流泵，裝機(jī)4臺(tái)，單機(jī)流量33.4m3/s，其中一臺(tái)備機(jī)，水泵配套電機(jī)為 1950kW同步電機(jī)，總裝機(jī)容量為7800kW。主要工程量為：土方開(kāi)挖69.82萬(wàn) m3，土方回填34.71萬(wàn)m3，混凝土澆筑5.15萬(wàn)m3，砌塊石及拋石2.21萬(wàn)m3。工程建設(shè)中進(jìn)行了三次大體積混凝土澆筑施工，分別為：主站身底板澆筑、 進(jìn)出水流

3、道澆筑和電纜層輔機(jī)層澆筑，三次混凝土澆筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且歷經(jīng)酷暑和 嚴(yán)冬，為保證澆筑質(zhì)量，建設(shè)單位組織了多次專項(xiàng)澆筑方案論證，特別是在澆筑 溫控措施方面進(jìn)行了科學(xué)設(shè)計(jì)處理，取得了理想效果，外觀質(zhì)量?jī)?yōu)良，沒(méi)有出現(xiàn) 有害性裂縫，保證了混凝土澆筑質(zhì)量。2大體積砼澆筑情況2.1主站身底板混凝土澆筑。主站身底板為一塊整體，設(shè)計(jì)呈異形，順?biāo)鞣?向長(zhǎng)38m，垂直水流方向38.2m，底板厚度進(jìn)水側(cè)1.3m，出水側(cè)1.7m，局部厚 度3.8m。澆筑時(shí)間為2011年8月24日，歷時(shí)86小時(shí)。澆筑砼總方量為 2702m3，澆筑分三次進(jìn)行：第一次澆筑底板中間水泵井部位，澆筑量487.1m3； 第二次澆筑底板進(jìn)水側(cè)部位，

4、澆筑量934.4m3；第三次澆筑底板出水側(cè)部位，澆 筑量 1280.5m3。2.2進(jìn)出水流道混凝土澆筑。流道形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，局部為薄壁結(jié)構(gòu)，僅有 40cm，且預(yù)埋管件多，澆筑為進(jìn)水側(cè) 12.0m至 18.2m，進(jìn)水口斷面寬度8.0m， 高度5.2m，由矩形漸變?yōu)閳A形；出水側(cè) 14.0 m至 18.9 m，出水口斷面寬度 7.5 m，高度5.22 m，由圓形漸變?yōu)榫匦?。澆筑總方量?600m3，澆筑時(shí)間為 2011年10月28日，澆筑歷時(shí)56小時(shí)。2.3輔機(jī)層、電纜層澆筑。澆筑范圍為輔機(jī)層：進(jìn)水側(cè)高程 18.2m-v 22.95m， 出水側(cè)高程 18.9m-v 22.95m；電纜層：進(jìn)水側(cè)高程v

5、22.95m-v 27.45m，出水側(cè) 高程v 22.95m-v 27.45m，澆筑總高度達(dá)9.25 m，澆筑方量為2875m3。澆筑時(shí)間 為2011年12月12日，歷時(shí)58小時(shí)。3采取的溫控措施南水北調(diào)邳州站工程底板澆筑時(shí)室外最高溫度達(dá)33C，水份蒸發(fā)量大，干燥 快，凝結(jié)速度快，強(qiáng)度容易降低，并會(huì)產(chǎn)生裂縫等現(xiàn)象；電纜層、輔機(jī)層澆筑時(shí) 最低溫度達(dá)一5C，混凝土中水泥水化產(chǎn)生熱量，內(nèi)部的熱量不如表面的熱量散失 得快，易造成內(nèi)外溫差過(guò)大，造成混凝土開(kāi)裂，影響了砼結(jié)構(gòu)本身質(zhì)量。邳州站 工程參建各方通過(guò)多次論證，在施工中采取了科學(xué)合理的綜合溫控措施，保證了 多次大體積混凝土澆筑質(zhì)量。3.1混凝土拌制和

6、運(yùn)輸砼是一種混合材料，砼成型后的均勻性和密實(shí)性可判斷其質(zhì)量的好壞，因此， 從攪拌運(yùn)輸?shù)母鞯拦ば蚴┕ぶ?，?yīng)杜絕任何缺陷，采取措施控制砼的溫升，并以 此控制附加水量，減少坍落度損失，減少塑性收縮開(kāi)裂。邳州站工程在砼拌制、 運(yùn)輸中采取了以下幾項(xiàng)措施：嚴(yán)格控制配合比，并使用高效減水劑或以粉煤灰取代部分水泥，以減少水泥 用量，同時(shí)，在砼澆筑條件允許的情況下，增大骨料直徑，提高混凝土韌性和抗 拉、抗壓強(qiáng)度，有效控制裂縫產(chǎn)生。砼拌和物的運(yùn)輸距離較長(zhǎng)，用緩凝劑控制砼的凝結(jié)時(shí)間，同時(shí)注意緩凝劑的 摻量。在計(jì)算外加劑用量時(shí)，先按外加劑摻量求純外加劑用量，再根據(jù)已知濃度 外加劑，求出實(shí)際濃度加劑用量。在炎熱季節(jié)大體

7、積砼施工前，用冷水或地下水來(lái)代替部分拌合水，降低砼溫 度。對(duì)于高溫季節(jié)里長(zhǎng)距離運(yùn)輸砼的情況，考慮攪拌車的延遲攪拌，使砼達(dá)到澆 筑現(xiàn)場(chǎng)時(shí)仍處于攪拌狀態(tài)。3.2混凝土澆筑、修整及溫控措施3.2.1挑選合理澆筑時(shí)間。合理編制施工組織設(shè)計(jì)，盡量避免在最高氣溫時(shí)澆 筑混凝土。在高溫干燥季節(jié)，晚間澆筑混凝土受風(fēng)和溫度的影響相對(duì)較小，且可 在接近日出時(shí)終凝，因而早期干燥和開(kāi)裂的可能性最??；同時(shí)要求施工單位配備 足夠的人力、設(shè)備和機(jī)具，以便及時(shí)應(yīng)付預(yù)料不到的不利情況，并隨時(shí)控制好砼 表面與外界的溫差及砼內(nèi)部與表面的溫差的影響?？刂崎_(kāi)裂主要因素是約束溫差 及收縮砼的極限拉伸，在水平結(jié)構(gòu)（梁、板、墻）等中，盡量采

8、用中低檔砼強(qiáng)度等 級(jí)（2535）利用后期強(qiáng)度控制。3.2.2加強(qiáng)施工中的溫度觀測(cè)。在砼內(nèi)埋設(shè)電子測(cè)溫計(jì)，砼澆筑后7d內(nèi)觀測(cè) 溫度變化；外部砼每天觀測(cè)最高、最低溫度；前3天每2h觀測(cè)一次。其后6h觀 測(cè)一次，氣溫驟降期間增加溫度觀測(cè)次數(shù)，控制實(shí)際溫度差小于容許值，避免產(chǎn) 生溫度裂縫。3.2.3采取適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂拼胧?。在砼澆筑過(guò)程中，保證實(shí)際測(cè)量的溫差小于 允許溫差，采取的措施主要是：降低澆筑溫度，在具體的施工中注意骨料防曬， 加冰屑或冰水?dāng)嚢桧?，運(yùn)輸中的容器加蓋，防止日曬；降低水化熱溫升，主要是 通過(guò)選擇合理的原材料，采用良好的配合比，來(lái)降低水泥用量；為防止表面裂縫， 采取提高砼表面溫度的措施，

9、如在砼結(jié)構(gòu)的外露面覆蓋保溫，搭設(shè)保溫棚和覆蓋 塑料薄膜。3.2.4加冷卻水管。為了降低砼內(nèi)部的最高溫度，在結(jié)構(gòu)內(nèi)埋設(shè)冷卻水管（蛇形 管）通人循環(huán)水進(jìn)行冷卻。經(jīng)試驗(yàn)埋設(shè)冷卻水管的混凝土其內(nèi)部最高溫度可以降低 46C。3.2.5加強(qiáng)工藝控制。對(duì)于大面積的現(xiàn)澆梁板的施工，做好砼澆筑方案，明確 砼的澆筑方向、澆筑順序，在適當(dāng)?shù)牟课辉黾覷EA砼膨脹帶，并養(yǎng)護(hù)14天。大 體積混凝土澆筑時(shí)，為保證結(jié)構(gòu)的整體性和施工的連續(xù)性，采用分層澆筑時(shí)，保 證在下層混凝土初凝前將上層混凝土澆筑完畢。邳州站底板和流道澆筑時(shí)采取了 三種澆筑方案：（1）全面分層。在整個(gè)模板內(nèi)，將結(jié)構(gòu)分成若干個(gè)厚度相等的澆筑層，澆筑 區(qū)的面積即

10、為基礎(chǔ)平面面積。澆筑混凝土?xí)r從短邊開(kāi)始，沿長(zhǎng)邊方向進(jìn)行澆筑， 在逐層澆筑過(guò)程中，第二層混凝土要在第一層混凝土初凝前澆筑完畢。（2）分段分層。當(dāng)采用全面分層方案時(shí)澆筑強(qiáng)度很大，現(xiàn)場(chǎng)混凝土攪拌機(jī)、 運(yùn)輸和振搗設(shè)備均不能滿足施工要求，可采用分段分層方案。澆筑混凝土?xí)r結(jié)構(gòu) 沿長(zhǎng)邊方向分成若干段，澆筑工作從底層開(kāi)始，當(dāng)?shù)谝粚踊炷翝仓欢伍L(zhǎng)度后， 便回頭澆筑第二層，當(dāng)?shù)诙訚仓欢伍L(zhǎng)度后，回頭澆筑第三層，如此向前呈階 梯形推進(jìn)。（3）斜面分層。采用斜面分層方案時(shí)，混凝土一次澆筑到頂，由于混凝土自 然流淌而形成斜面?；炷琳駬v工作從澆筑層下端開(kāi)始逐漸上移。（4）大體積混凝土的振搗?；炷琳駬v采用振搗棒振搗

11、。振搗棒操作，要做 到快插慢拔”。在振搗過(guò)程中，宜將振動(dòng)棒上下略有抽動(dòng)，以便上下均勻振動(dòng)。 分層連續(xù)澆筑時(shí)，振搗棒應(yīng)插入下層50mm，以消除兩層間的接縫。每點(diǎn)振搗時(shí) 間一般以1030s為宜，還應(yīng)視混凝土表面呈水平不再顯著下沉、不再出現(xiàn)氣泡、 表面泛出灰漿為宜。在振動(dòng)界線以前對(duì)混凝土進(jìn)行二次振搗，排除混凝土因泌水 在粗集料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止 因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，減少內(nèi)部微裂，增加混凝土密實(shí)度，使混凝土的抗 壓強(qiáng)度提高，從而提高抗裂性。3.2.6合理選用配合比。配合比的計(jì)算是砼技術(shù)關(guān)鍵，常規(guī)計(jì)算配合比，不但 水泥用量增加，成本加大，而且容易使砼溫度

12、應(yīng)力過(guò)大，使砼產(chǎn)生開(kāi)裂，破壞耐 久性。以低水泥用量有效養(yǎng)活水化熱降低砼的溫升值，以大摻量摻合料增加砼密 實(shí)度和體積穩(wěn)定性，采用復(fù)合高效外加劑，有效降低水膠比，保證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng) 度要求。3.2.7摻加粉煤灰。在施工中采用底水膠比大摻量粉煤灰，不僅滿足強(qiáng)度要求， 而且由于良好的施工性能，使整體連續(xù)澆筑成功，保證施工質(zhì)量，塊體砼的內(nèi)外 溫差始終低于20C，有效控制裂縫出現(xiàn)。3.3混凝土的養(yǎng)護(hù)夏季澆筑的混凝土，要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止混凝土強(qiáng)度降低或表面出現(xiàn)塑性收縮 裂縫等。邳州站工程砼養(yǎng)護(hù)方法主要采取以下4種：3.3.1水養(yǎng)護(hù)。在混凝土初凝后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，優(yōu)先采用蓄水養(yǎng)護(hù)方法，連續(xù) 養(yǎng)護(hù)。在混凝土澆筑后的前12天，保證混凝土處于充分的濕潤(rùn)狀態(tài)，并嚴(yán)格遵 守國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的養(yǎng)護(hù)齡期。3.3.2添加反光材料。采取養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)，白色養(yǎng)護(hù)劑所形成的薄膜能反射陽(yáng)光， 降低熱量吸收，抑制混凝土的溫升。因此，可在養(yǎng)