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1 概述 
混凝土澆筑中的裂縫控制是長(zhǎng)期困擾人們的一個(gè)難題。尤其對(duì)水閘閘底板和閘墩而言，一方面它們混凝土體積大，另一方面這些部位混凝土標(biāo)號(hào)相對(duì)較高，因此更易開裂。裂縫會(huì)加速混凝土碳化和鋼筋銹蝕，并產(chǎn)生惡性循環(huán)，嚴(yán)重破壞混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，所以裂縫控制顯得更為重要。筆者結(jié)合對(duì)赤山閘、陳家邊站除險(xiǎn)加固工程的施工管理實(shí)踐，通過(guò)修改完善設(shè)計(jì)、優(yōu)化原材料、合理設(shè)計(jì)配合比、強(qiáng)化施工技術(shù)和管理、外加纖維等措施，較好地解決了閘底板、閘墩等部位大體積混凝土裂縫控制問題。 
2工程概況 
赤山閘、陳家邊站除險(xiǎn)加固工程均為秦淮河流域重要的水利基礎(chǔ)設(shè)施，其加固工程分別采取原址拆除翻建和移址拆除新建閘站結(jié)合的形式，工程內(nèi)容主要包括老閘站拆除、新建5孔每孔6m、總流量為300m3/s的節(jié)制閘和流量為11m3/s的抽水泵站各1座，以及管理區(qū)更新改造等。其中節(jié)制閘閘底板尺寸為15m×36.3m(垂直水流方向) ×1.0m(齒坎處為1.5m)，混凝土澆筑量近600m3；閘墩尺寸為15m×1.0m×11.5m，6個(gè)閘墩混凝土澆筑量近1100m3。考慮到整體質(zhì)量和工期要求，閘底板和閘墩C25混凝土均一次連續(xù)澆筑完成，分別歷經(jīng)63.5h和96h。2003年10月30日正式開工，2004年4月30日閘站主體水下工程順利通過(guò)階段驗(yàn)收，初步發(fā)揮擋洪排澇效益。 
3控制裂縫措施 
3.1原材料 
嚴(yán)格控制砂、石材料的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，澆筑閘底板和閘墩時(shí)，單獨(dú)采購(gòu)一批細(xì)度模數(shù)在2.4以上、含泥量在1%以下的黃砂，石子要求級(jí)配合理含泥量也在1%以下，并提前一周將散裝水泥進(jìn)貨入倉(cāng)，從而降低了混凝土澆筑時(shí)散裝水泥的溫度，控制了水化熱的升溫，根據(jù)混凝土澆筑時(shí)現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽樣測(cè)量，混凝土入倉(cāng)溫度一般在10℃左右。 
3.2混凝土配合比 
施工前在監(jiān)理的監(jiān)督下，承包商現(xiàn)場(chǎng)取樣水泥、黃砂、石子等材料送到有資質(zhì)的單位做了C25混凝土配合比試驗(yàn)，出具的試驗(yàn)報(bào)告中C25混凝土配合比為水泥：黃砂：石子=l：2.15：3.33，即每m3混凝土水泥用量達(dá)344kg。后經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工等單位專門研究，認(rèn)為該配合比水泥用量偏大，這樣勢(shì)必對(duì)混凝土水化熱控制不利，決定摻入一定數(shù)量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，以降低水化熱。并按此方案。重新做配合比試驗(yàn)。結(jié)果為水泥，黃砂，石子=l：20.45：3.40，即每m3混凝土水泥用量減少至320kg，粉煤灰摻量為水泥用量的15%。另外混凝土的水灰比盡管在試驗(yàn)報(bào)告中已明確，但由于黃砂、石子等材料的含水量每批次不盡相同，同時(shí)受天氣環(huán)境的影響較大，因此在混凝土澆筑過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況靈活掌握，即在滿足泵送工藝要求條件下，盡可能降低水灰比，一般控制在0.46～0.47左右，坍落度嚴(yán)格控制在15cm以下。 
3.3修改設(shè)計(jì) 
在應(yīng)力集中和應(yīng)力變化處，采取一些設(shè)計(jì)上的變更措施，如在閘墩澆筑時(shí)，對(duì)閘墩底部三分之一處，在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增加了水平向的構(gòu)造配筋，即將原來(lái)Φ14@200改成Φ14@150；另外在閘墩與閘底板連接處增設(shè)1500mm×300mm×500mm沿閘墩通長(zhǎng)的小暗梁，以達(dá)到減輕邊緣效應(yīng)，提高抗拉伸強(qiáng)度，控制裂縫開展的目的。 
3.4改善基面約束條件 
根據(jù)地質(zhì)鉆探報(bào)告，赤山閘閘底板座落在第5層粉質(zhì)粘土上，該層土地基允許承載力為250kPa，力學(xué)性質(zhì)良好，為閘良好的基礎(chǔ)持力層。但該閘為原址翻建，在拆老閘過(guò)程中，由于種種因素，造成新閘閘基礎(chǔ)部分土方平均超挖0.5m深，最深處達(dá)0.8m，對(duì)超挖部分結(jié)合墊層用C20混凝土回填。澆筑閘底板時(shí)為削減應(yīng)力，在已完成的厚大混凝土墊層上刷了一層熱瀝青，從而消除了閘底板的嵌固作用，釋放了約束應(yīng)力。 
3.5施工技術(shù) 
閘底板和閘墩由于混凝土體積均較大，澆筑時(shí)若不注意，就會(huì)產(chǎn)生施工冷縫。在澆筑閘底板混凝土?xí)r，要求沿短邊分層澆筑，每層30cm厚，第二層澆筑時(shí)必須完全履蓋第一層，倉(cāng)面上保證2～3個(gè)插入式振搗棒振搗，振搗延緩時(shí)間以混凝土表面呈水平并出現(xiàn)水泥漿和不再出現(xiàn)氣泡、不再顯著沉落為好，第三層澆筑時(shí)與前面要求一樣，如此反復(fù)直至澆到閘底板設(shè)計(jì)頂面高程正，然后再進(jìn)行第二輪循環(huán)澆筑，直至底板全部完成。對(duì)閘墩而言，由于凈高達(dá)11.5m，根據(jù)規(guī)范要求，混凝土澆筑自由下落高度不宜大于2m，因此澆筑時(shí)加掛串筒，操作工人深入至閘墩內(nèi)部倉(cāng)面振搗，確保澆筑振搗質(zhì)量。同樣要求30cm一層，6個(gè)閘墩均衡上升，即第1個(gè)閘墩澆筑30cm層厚后，接著澆筑第2個(gè)，然后第3個(gè)，直至第6個(gè)，結(jié)束后再回到第1個(gè)澆筑。經(jīng)計(jì)算這樣一個(gè)循環(huán)累計(jì)澆筑混凝土27m3，約需2.3h，低于規(guī)范規(guī)定的允許間歇時(shí)間3h。經(jīng)過(guò)這樣操作，閘底板和閘墩混凝土澆筑過(guò)程中均未產(chǎn)生任何施工縫。 
3.6外加聚丙烯纖維 
在混凝土中摻入適量的聚丙烯纖維，由于其在混凝土內(nèi)部構(gòu)成一種均勻的亂向支撐體系，從而產(chǎn)生一種有效的二級(jí)加強(qiáng)效果，它的亂向分布形式削弱了混凝土的塑性收縮，收縮的能量被分散到無(wú)數(shù)的纖維絲上，從而有效地增強(qiáng)了混凝土的韌性，減少混凝土初凝時(shí)收縮引起的裂紋和裂縫。經(jīng)過(guò)比較赤山閘工程中選用了丹陽(yáng)合成纖維廠生產(chǎn)的“丹強(qiáng)絲”牌抗裂抗?jié)B纖維，摻入量為水泥用量的0.3%，加入該纖維后，混凝土攪拌時(shí)間由原來(lái)的60s延長(zhǎng)至79~80s，經(jīng)綜合測(cè)算，加入該纖維后每m3混凝土造價(jià)增加31元。 
3.7保溫養(yǎng)護(hù) 
由于閘底板、閘墩澆筑均在冬季，所以必須采取保溫養(yǎng)護(hù)措施，以減小內(nèi)外溫差，特別重要的一環(huán)是緩慢降溫，充分發(fā)揮徐變特性，為混凝土創(chuàng)造完全應(yīng)力松弛的條件，同時(shí)使混凝土保持良好的潮濕狀態(tài)，這對(duì)增加早期強(qiáng)度和減少收縮是十分有利的。經(jīng)反復(fù)研究決定，對(duì)閘底板和閘墩采取不同的保溫養(yǎng)護(hù)方法。對(duì)閘底板采取塑料薄膜+土工織物+草簾覆蓋的保溫措施，混凝土凝固后，用35℃左右溫水濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)。為了定量地觀測(cè)混凝土在凝固過(guò)程中的溫度變化情況，在閘底板的中心設(shè)置了溫度觀測(cè)點(diǎn)，即用Φ2cm長(zhǎng)70cmPVC管垂直埋入閘底板混凝土中(管底部用布包住)，用普通水銀溫度計(jì)伸入該管內(nèi)就能及時(shí)測(cè)量出閘底板混凝土內(nèi)部溫度，同時(shí)測(cè)量出混凝土表面即塑料薄膜處的溫度以及環(huán)境溫度，嚴(yán)格控制層與層之間溫差不大于25℃，即混凝土中心與混凝土表面塑料薄膜處溫差不大于25℃；混凝土表面塑料薄膜處與環(huán)境溫差不大于25℃。 
閘墩澆筑由于全部采用鋼模板，導(dǎo)熱快，溫差梯度小，再加上對(duì)銷螺栓和滿堂腳手架，因此閘墩的保溫措施無(wú)法采用閘底板的那一套方法，針對(duì)實(shí)際情況決定對(duì)閘墩采取用土工織物將四周和上部全部嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)地包裹起來(lái)，在閘墩上緊貼鋼模板掛草簾，并在每個(gè)閘孔中架設(shè)4盞1000W的碘鎢燈加溫，根據(jù)閘底板混凝土溫控的經(jīng)驗(yàn)，確保每個(gè)閘孔中相對(duì)封閉區(qū)域內(nèi)的溫度控制在12～15℃之間。 
4效果分析 
4.1強(qiáng)度 
在閘底板和閘墩混凝土澆筑過(guò)程中，按規(guī)范要求在出料日隨機(jī)取樣，制成15cm×15cm×15cm的混凝土試塊，在溫室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后作抗壓試驗(yàn)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析后的結(jié)果為：閘底板C25混凝土樣本容量12組，樣本最小值36.2MPa，均值38.58MPa，均方差Sn=l.43MPa，離差系數(shù)Cv=0.04，強(qiáng)度等級(jí)不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的百分比為百分之百；閘墩C25混凝土樣本容量14組，樣木最小值25.8MPa，均值29.39MPa，均方差Sn=2.50MPa，離差系數(shù)Cv=0.085，強(qiáng)度等級(jí)不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的百分比為百分之百。 
4.2裂縫 
閘底板、閘墩澆筑結(jié)束后各自養(yǎng)護(hù)28d，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)清理，分別組織有關(guān)人員進(jìn)行了全面細(xì)致的檢查，發(fā)現(xiàn)閘底板除第5號(hào)孔面層混凝土有一些細(xì)小龜紋裂縫外，其余部位均未發(fā)現(xiàn)裂 
縫，這些裂縫長(zhǎng)度均在lm以內(nèi)，用塞尺檢驗(yàn)縫寬均小于0.2mm，按規(guī)范規(guī)定水下混凝土裂縫寬度小于0.3mm均不需處理，所以當(dāng)時(shí)采取繼續(xù)觀察的措施，但到2004年4月30日水下工程驗(yàn)收時(shí)再檢查，卻發(fā)現(xiàn)這些裂縫沒有了，自然閉合了；對(duì)閘墩前后進(jìn)行過(guò)3次全面仔細(xì)的檢查，均未發(fā)現(xiàn)任何裂縫。