船闸大体积混凝土裂缝控制施工技术措施
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作者:束荣
摘 要：文章以某船闸项目实例为研究对象，对船闸混凝土裂缝原因进行研究，混凝土裂缝引起原因包含结构配筋不足、混凝土配合不当以及浇筑工艺不科学等多方面问题。同时，在总结混凝土裂缝因素的基础上，对船闸大体积混凝土裂缝控制施工技术进行研究，目的在于提升船闸大体积混凝土质量。
关键词：船闸工程;大体积混凝土;裂缝控制;施工技术;措施
中图分类号：U641 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2019）10-0096-02
大体积混凝土主要是指在一次浇筑施工中，进行结构尺寸较大部分的浇筑施工。在现代建筑工程的领域中，比如高层建筑工程的基础结构、大坝、船闸等领域在施工中，都有大体积混凝土的浇筑施工，这是较为常见的施工技术。从世界范围内分析可以发现，各个国家针对大体积混凝土结构的尺寸定义是不尽相同的，如日本规定：将“结构断面尺寸大于80cm，并且在浇筑过程中水化热而导致混凝土结构内外的温差超过25℃的混凝土结构工程，称为大体积混凝土”。美国规定：“任何现场浇筑施工的大体积混凝土结构，断面尺寸比较大，所以在施工中应该采取必要的措施来有效地处理水化热过大现象，从而可以消除变形的现象，避免其出现开裂问题”，从该规范中可以发现，其并未直接规定结构尺寸。而我国规范：“混凝土结构尺寸大于1m的结构即为大体积混凝土项目。”根据上述的大体积混凝土的定义分析可以发现，虽然各个国家对于大体积混凝土结构的尺寸要求不同，但是对于混凝土内外结构温差所导致的裂缝问题是有共识的，这是因为该部分对于整个混凝土结构造成严重的质量问题，甚至会影响整个项目的安全性。因此，在大体积混凝土施工的过程中，最为主要的方面就是控制内外温差，如果超出规定要求则会导致结构性能出现问题。本文以某船闸底板大体积混凝土结构部分的施工为案例进行分析，了解分段分层、温度控制等技术，从而消除裂缝问题，提升混凝土工程的质量水平。
1工程概况
某船闸项目设计为500t级Ⅳ级船闸，结构尺寸设计为200m×23m×4.0m，单向通过能力可以达到332×104t。上下结构的底板尺寸为54m×28.8m，厚度2.8m，总方量为43545.6m3。本工程闸首与闸底板结构全部为大体积混凝土结构，所采用的施工材料强度等级为C25。
2船闸混凝土裂缝原因
2.1结构配筋不足
从闸室结构分析可以发现，闸墙是一个宽高的结构形式部件，并且在墙体结构位置上安装了船槽、系船钩等结构部件，虽然其在长度方向上都布置了施工缝结构，但是由于设计结构中出现了混凝土保护层厚度较大的情况，此时钢筋可以达到受力条件的需要，而设计的过程中没有充分的考虑到结构钢筋对于裂缝所产生的抑制效果，进而使得有些位置上存在混凝土裂缝的严重问题，给工程的质量造成了巨大不良影响。
2.2混凝土配合比不当
在有些船闸的项目中，因为施工工艺或者质量控制存在问题，而导致混凝土塌落度过大、水泥使用量过大而造成水化热过高、收缩性过大、骨料设置不合格等问题而出现的结构裂缝。
2.3浇筑工艺不当
有些大体积混凝土应该选择分层浇筑施工方式，如果在施工中其浇筑速度非常快，下层混凝土在硬化初期的过程中，就会导致其出现沉降的问题，此时会导致结构出现横向裂缝的现象，也可能因为浇筑结束之后，与下层浇筑时间间隔过长，进而使得底部结构部分的约束问题而出现裂缝。
2.4混凝土温度收缩
大体积混凝土在浇筑施工结束之后，水泥结构内部发生的水化热反应而使得其内部温度过高，夏季内部温度甚至都能够超过70℃，中心结构的温度下降速度比较慢，而表面与外部环境接触而导致其温度下降非常快，此时就会导致内外结构中存在较大的温差，形成了温度梯度。表面混凝土的收缩应力无法限制抗拉作用时，就会导致表面出现肉眼不可见的收缩裂缝，给混凝土结构性能造成极为不利的影响。
2.5混凝土塑性收缩
混凝土结构在初凝完成之前，由于表面的水分蒸发量比较大，而内部的水分会逐渐地向结构表层发生偏移，此时则会导致混凝土在塑性变化的过程中，发生严重的体积收缩现象。混凝土水分无法及时输送到表面结构，或者说水分平移速度难以满足表面蒸发的需要，就会导致表面失水速度較快，同时受到内部结构的约束作用，表面就会存在着一系列的塑性收缩裂缝的问题。此外，混凝土结构容易发生沁水现象，在结构重力的影响之下，导致其固体颗粒向下偏移、向上浮动的情况，在进行移动的过程中，也会直接受到骨架与模板的约束作用，此时结构表面就会出现一定程度的裂缝问题，给整体结构的质量带来不利的影响。
2.6地基不均匀沉陷
船闸底板裂缝问题的存在，究其原因可能是因为地基结构出现了不均匀沉降问题而导致的，在整个施工与后续的使用过程中，会因为静载荷、动载荷的持续作用而使得裂缝逐渐趋于严重。
3船闸混凝土裂缝控制技术
综合分析船闸工程存在裂缝问题的主要形成原因，当前我国要从混凝土原材料质量控制、配合比参数确定、温度控制与施工工艺的角度出发，从而可以更好地消除或者减轻裂缝的病害问题。在施工中，合理地控制混凝土配合比参数，有效的环节水化热的问题，消除其收缩病害，可以更好地提升抗拉强度性能;严格控制混凝土材料的入模温度，可以采用冷却水的方式对混凝土结构进行降温，保证内外结构的温差在合理的范围内，以消除裂缝问题;根据工程的需要采用分层、分段的方式进行施工，缓解其约束力的作用。
3.1混凝土材料组成控制
混凝土工程材料会直接影响大体混凝土工程的质量，如果材料质量出现问题，会直接导致其结构出现裂缝的问题，当前我国的船闸工程主要应用的是低热低收缩性能的混凝土材料。在施工过程中，应该加强混凝土温度的控制，在保证其结构强度的基础上，要选择应用中低热水泥材料，可以更好减少材料使用量，同时需要在混合料中加入一定量的粉煤灰等添加剂，从而可以降低水化热;对于控制混凝土收缩性能方面，要选择使用大粒径的粗骨料，同时应该保证骨料之间达到紧密布置的情况，有效地降低砂率，最终保证塌落度性能达到规定的要求。 3.2混凝土温度控制
对大体积混凝土进行有效温度控制是避免裂缝问题的主要措施，主要通过严控入模温度与最高温度两个方面来进行，要保证混凝土结构的内外温差在合理的范围内。从目前我国的工程技术规范中可以发现，大体积混凝土的温度应该达到如下要求：浇筑过程中的温度应该控制在5～30℃范围内;内外温差不能超过25℃，且内部最高温度不能超过70℃。目前我国的船闸工程在进行温度控制中，应用加冰或者冷冻骨料的降温措施并不常见，所以导致很多船闸工程的入模温度在30℃以上，内部温度也有超过60℃的情况，而很多工程采取其他的温度控制方式也能够有效地消除裂缝问题。
控制混凝土浇筑温度的措施主要有：①加冰;②增加水泥存储时间;③可以有效增大堆积高度，在材料应用前应该在表层剥离1m尺寸的砂;④粗骨料喷淋降温;⑤尽量不要在11∶00～19∶00时间内进行浇筑施工。
内外温差控制措施：①使用冷却水制作混合料，可以使得材料温度下降约2～4℃;②浇筑之后的3～4d拆模，完成后立即采取措施进行保温处理。
3.3施工工艺与构造措施
通常来说，温度应力以如下两种方式存在：内、外约束应力。内部约束应力主要是因为混凝土结构中的断面存在有一定的温度梯度而产生的，因为在该力的持续作用之下，混凝土表层会出现很多不规则裂缝。外部约束应力主要受到混凝土结构体积的影响而导致其存在。外部约束应力的存在容易产生一定的裂缝问题，一般都是以垂直于约束面为主要形式，并且会直接在整个结构中显示[5]。对于外部约束应力所产生的裂缝问题，需要采用如下措施来进行处理：隔离或者降低约束，可以使得整个结构达到稳定性的要求。混凝土在达到稳定性的要求前，应该采取有效的温度控制措施，选择合适的施工工艺，利用分段、分层等浇筑施工方式可以降低结构的内外温差，从而降低外部约束力，进而有效地消除裂缝的问题。只有采取必要的措施来有效地降低约束力，才能更好地缓解混凝土裂缝病害，提升整体结构质量。
4结论
（1）船闸施工中极易出现裂缝问题，应该结合混凝土特性与发生裂缝的主要原因，采取必要的处理措施。
（2）船闸混凝土工程的裂缝控制要从材料、工艺、温控等措施来进行综合考虑。
（3）船閘混凝土结构在施工中采用分段、分层的浇筑方式，可以有效地缓解裂缝的问题。
参考文献：
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[2]龚治娟.水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理[J]. 城市建设理论研究（电子版），2016，6（8）：2678-2678.
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[4]邓小文.试述水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理[J]. 建筑工程技术与设计，2016，（22）：2788-2788.
[5]曹晨征.大体积混凝土在水工结构中的裂缝成因和控制处理[J]. 建筑工程技术与设计，2017，（12）：2488-2488.
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