陳 政
(安徽省水利部淮委水利科學研究院，安徽 合肥 230088)
近幾年，建筑行業的快速發展，使得大量具有劃時代以及里程碑意義的混凝土基建項目坐落于我國各地。在水利工程項目當中，大體積混凝土結構施工實現了廣泛的運用，能夠確保大體積混凝土結構在其運行全周期內更加可靠地運作，已經成為這一領域研究人員重點研究的話題，同時對于混凝土裂縫問題的研究也已經成為了學術界和工程界未來主要研究的方向。大體積混凝土的溫度應力效應的產生，是造成混凝土結構早期出現開裂問題的原因之一[1]。在初期階段，混凝土會發生水化作用，水化熱隨混凝土等級的增加而加劇。溫度荷載是混凝土初凝期的主要載荷條件之一，它是導致混凝土開裂的重要因素。只有在施工期對混凝土溫度進行嚴密監控，采用科學、嚴謹的養護方法，才能最大限度地降低混凝土的開裂，使其在特定的時間內達到最大限度[2]。
基于此，本文將以樅陽引江樞紐水利工程項目為例，針對該工程內泵站大體積混凝土的溫控防裂技術展開研究。
樅陽引江樞紐水利工程項目中，泵站長江側引渠底寬53.6m，高程為-0.30m；
前池連接泵室與引水渠，采用正向進、出水，由渠底高程-0.3m以斜坡接至泵站底板高程-5.43m。前池順水流方向總長55.92m，底寬度為53.6m。兩側連接段根據擋土高度分別采用鋼筋混凝土空箱式和扶壁擋墻[3]。泵站為堤身式塊基型泵站，兩側采用引堤與廣濟圩江堤連接，共同防御長江兩側洪水。根據泵站引水和排水方向不同，泵站具有雙向進水和雙向出水功能。泵房順水流向長36.8m，包括中間廠房段和上、下游閘門控制段[4]。長江側閘門控制段啟閉臺高程18.35m，菜子湖側閘門控制啟閉臺高程16.35m。站身電機層以下為墩墻結構，以上采用墩墻與框架結合布置，上部廠房采用框架結構[5]。菜子湖側前池連接泵室與下游排洪進水閘，采用正向進、出水，由排洪進水閘底高程4.10m以1∶4斜坡接至泵站底板高程-5.43m。前池底寬度在泵站端為53.6m，閘室端為47.0m，順水流方向總長70m，中間設置一道沉降變形縫，底板為0.5m厚的C25鋼筋混凝土，中間設反濾排水。兩側連接段采用鋼筋混凝土空箱式擋墻。
2.1 泵站大體積混凝土保溫處理
針對上述水利工程項目中的泵站大體積混凝土進行溫度控制，首先明確溫控目標，見表1。
表1 泵站大體積混凝土溫控目標 單位：℃
在明確該工程對泵站大體積混凝土溫度控制提出的基本要求后，分別針對上述4個結構進行保溫與養護處理。
針對底板表面進行保溫與養護。在底板混凝土施工后立即直接采用2.0cm橡塑海綿(導熱系數≤0.034w/m·k)，底板表面等效熱交換系數不小于8～10kJ/m2·h·℃，采用橡塑海綿。該材料不吸水，具有較好的耐久性和保溫性能，可以兼顧保溫和保濕效果[6]；
保溫時間不得少于30d，盡可能持續保溫；
各層底板收倉、收面后，立即采用冷卻水管出口熱水，噴灑底板表面，確保表面濕潤后，覆蓋保溫材料；
間隔0.5～1d，檢查倉面保溫覆蓋情況及倉面濕潤情況，若倉面干燥，則繼續通入冷卻水管出口熱水，潤濕表面[7]。
針對閘墩拆模前模板進行保溫處理。對于閘墩上下游端部鋼模板，需在外側嵌貼保溫材料(2.0～3cm厚聚苯乙烯泡沫板)進行保溫，帶模養護至少15d后，于當日氣溫最高時拆模；
閘墩側面采用1.5cm厚木質膠合板，等效熱交換系數20kJ/(m2·h·℃)左右，帶模養護至少15d，根據現場實際情況，盡可能加強早期閘墩側面保溫，表面等效熱交換系數不大于10kJ J/(m2·h)；
對于施工由于施工進度，必須拆模的縫墩，帶模養護時間不得小于10d，且必須選擇在高溫時段拆模[8]。拆模和另一半縫墩立模后，可以再將倉位上方進行覆蓋，倉號內形成封閉空間，確保縫墩立模一側有一定的保溫；
泵站上下游采用拉三防布隔風墻體，隔風布高于施工倉面1～2m，以此縮短各層流道內部空氣的流通距離，從而達到控制內外溫差的目的。
針對外邊墻進行保溫處理。邊墻混凝土方量較大，若采用木質膠合板，則采用1.5cm厚度以上的厚木質膠合板；
若采用鋼模板，要求施工前在鋼模板外側肋條框內嵌貼保溫材料(2.0～3cm厚聚苯乙烯泡沫板)。要求邊墻外立面在拆模后立即在表面覆蓋2.0cm厚橡塑海綿保溫，避免因內外溫差過大而產生表面裂縫；
拆模后閘墩外立面采用橡塑海綿對閘墩外立面進行包裹保溫。保溫時長不小于30d，盡可能持續保溫。
針對上下游縱向隔墻結構進行溫度控制。分析是由于墻體本身四周約束較大，需要進一步優化機電層及安裝層混凝土澆筑分層分塊方式，減小豎向隔墻約束；
在隔墻結構的中心位置上，按照間隔距離為1.0m的規格，設置1層冷卻水管，并要求水管采用從上到下的排布方式布置，控制縱向隔墻內部峰值溫度。
2.2 原材料與施工中的防裂處理
針對泵站大體積混凝土的裂縫問題，可從原材料與施工過程中兩個方面給出相應的防裂措施。在混凝土施工材料當中摻入少量粉煤灰，利用其促進材料強度的提升，進而增加密實度，縮小收縮變形量[9]。通過上述處理，能夠有效降低水灰比，并以此達到延緩水化熱峰值的目的，進而提升表層混凝土的強度。因為沙子里面的泥土含量對混凝土的拉伸和收縮有很大的影響，因此對其進行嚴格控制[10]。根據本文上述工程項目的施工要求以及施工條件，嚴格控制砂石材料當中的含泥比例，要求含泥量不得超過1.5%。針對砂石骨料的粒徑，應當盡可能選擇較大規格，以此能夠有效減少收縮[11]。在對混凝土施工原材料運輸時，在裝料前需要確保油缸當中存在的積水被全部清理干凈。在輸送時，攪拌桶的旋轉速度為1～3r/min，以避免離析，攪拌車到達工地卸料之前，攪拌機要以8～11r/min轉動1～2min，然后再進行反轉卸料。
由于底板混凝土用量較大，應配備充足的攪拌車及輸送泵，以保證各施工區段一次連續澆筑，并采用分層形式進行振搗；
由于大體積混凝土需要采用泵送的方式進行施工，因此需要及時聯絡組織施工，并做到對現場的靈活調度，確保施工質量，以此從這一方面避免裂縫結構的產生[12]。除此之外，還需要盡可能縮短預拌混凝土材料的運輸以及等待的耗時，以此確保混凝土輸送能夠及時，順利完成對泵站大體積的混凝土施工工作。
通過上述論述，分別對泵站大體積混凝土的溫控與防裂給出了相應的施工處理技術，為驗證上述技術實際應用效果，在完成施工后，對上述4個關鍵結構的最高溫度、基礎溫差、澆筑溫度和內外溫差進行測定。將實際測定結果與表1中的標準要求數據進行對比，以此實現對新技術溫控有效性的檢驗。其中最高溫度和澆筑溫度都可直接通過溫度計測量的方式獲得，針對基礎溫差和內外溫差可通過下述公式計算得出，其中基礎溫差的計算公式為：
Tc=Tmax-Tmin
(1)
式中，Tc—基礎溫差；
Tmax—一段時間內的最高溫度；
Tmin—一段時間內的最低溫度。內外溫差的計算公式為：
Ts=|Tn-Tw|
(2)
式中，Ts—內外溫差；
Tn—同一時刻大體積混凝土內部溫度；
Tw—同一時刻大體積混凝土外部溫度。在上述公式基礎上，完成對4個溫度參數的測量和記錄，并將其與表1中數據對比，得到的對比結果見表2。
表2 新技術應用后的溫控效果記錄表 單位：℃
從表2中數據可以看出，4個不同結構的4個溫度參數與表1相比均在規定要求范圍內，說明采用新技術后，各個結構的溫度得到有效控制，達到了理想的溫控效果。在進一步對防裂效果進行分析，計算應用新技術后泵站大體積混凝土的抗裂相關系數：
B=R·C/E·(α·ΔT+G)
(3)
式中，B—大體積混凝土的抗裂相關系數；
R—大體積混凝土的抗拉強度；
C—大體積混凝土徐變；
E—大體積混凝土彈性模量；
α—大體積混凝土膨脹系數；
ΔT—大體積混凝土溫升；
G—大體積混凝土收縮變形量。
根據上述公式，可計算得出大體積混凝土的抗裂縫相關系數，當B取值超過1時，則表示大體積混凝土更容易出現裂縫；
當B取值小于或等于1時，則表示大體積混凝土上不會出現裂縫。根據這一特點，在上述4個結構上分別選擇一個測點，對其抗裂相關系數進行計算，并將計算結果記錄見表3。
表3 泵站大體積混凝土結構抗裂效果記錄表
從表3中記錄的數據可以看出，4個結構上各個測點的抗裂相關系數均小于1，說明這4個測點上都不會產生裂縫。因此，綜合上述分析得出，新技術的應用能夠實現對泵站大體積混凝土溫度的有效控制，并減少甚至避免結構上裂縫的產生，對于促進泵站整體施工質量的提升而言具有一定促進作用。
本文以樅陽引江樞紐水利工程項目為例，針對該項目中的泵站大體積混凝土溫控與防裂技術的應用展開研究。對泵站大體積混凝土可進行保溫處理，從原材料與施工過程兩個方面提出對應的防裂處理措施。本文提出的泵站大體積混凝土溫控與防裂技術后，可使泵站大體積混凝土各個結構的溫度得到有效控制，并且有效避免了結構上裂縫的產生，具有較好的應用性能。
但是由于時間限制，本文的溫控防裂技術僅應用在一個工程項目中，因此在后續的研究中，將在更多的水利工程的混凝土施工項目中應用本文提出的技術，不斷完善技術的實際應用性能，為后續其他水利工程施工提供技術支持。
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