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際問題之一。在南水北調(diào)中線刁河渡槽施工中，采取了預防和控制溫度裂縫的一系列實踐證明，在大體積、高標號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防和控制混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的，使結構盡可能不出現(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際問題之一。

　　溫度裂縫多發(fā)生在大體積，高標號混凝土表面或者溫差變化較大地區(qū)的混凝土結構中。混凝土澆筑后，在硬化過程中，水泥發(fā)生水化反應產(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)生一定的拉應力，當拉應力超過混凝土的抗拉極限時，混凝土表面就會產(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，嚴重時往往還會出現(xiàn)大致平行于結構物短邊方向的貫穿性裂縫。此種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕，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，嚴重者將會威脅到人們的生命和財產(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，次要建筑物為3級。渡槽設計總長度660m，包括進口渠道段、進口漸變段、進口節(jié)制閘、進口連接段、槽身段、出口連接段、出口閘室段和出口漸變段。刁河渡槽設計流量為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)氣象站實測氣象資料，流域內(nèi)全年盛行的風向為NE。結合氣象資料，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渡槽槽身結構設計

　　槽身段全長350m，跨徑布置為30m+8×40m簡支開口箱型渡槽，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構示意圖

　　3.3渡槽槽身設計技術要求

　　槽身設計技術要求高，槽身混凝土標號為C50W6F150;對于槽身混凝土的抗裂性，設計要求是在槽身上無論出現(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計技術要求高，槽身結構和施工環(huán)境復雜，以及南水北調(diào)中線工程的重要作用。參建各方對施工質(zhì)量尤其是溫度裂縫的預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

　　進行混凝土施工配合比優(yōu)化設計時，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場存放，使其沉伏降。

　　② 堆高砂、石骨料堆4m以上，提前堆放5d以上，裝載機盡量從下部取料。

　　③ 夏季在骨料場成品倉上搭設防曬涼棚，并設置噴淋冷水裝置，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防曬涼棚;冬季用油布對拌合站及其料斗和傳送帶進行全封閉保溫，并設置電加熱管加熱。

　　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)理論計算，冷水拌合混凝土能有效降低混凝土出機溫度;水溫降低1℃可使混凝土出機溫度降低0.25℃左右。冬季采用鍋爐加熱水拌合。

　　4.3混凝土運輸過程的溫度控制

　　為降低混凝土運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 加強管理，強調(diào)調(diào)度權威性，盡量避免混凝土運輸過程中等車卸料現(xiàn)象，縮短運輸時間。

　　② 高溫季節(jié)，混凝土運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，降低混凝土運輸過程中的溫度回升率。

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

　　4.4混凝土澆筑過程溫度控制

　　4.4.1混凝土入倉溫度回升控制

　　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于入倉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加快混凝土入倉強度，盡量縮短先澆筑層面的澆筑時間，以控制倉面覆蓋時間在混凝土初凝時間內(nèi)。

　　③選擇在槽身特征部位埋設傳感式溫度計，加強混凝土內(nèi)部和大氣溫度檢測;適時調(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澆筑倉面待混凝土終凝后4-6h內(nèi)，混凝土表面及時覆蓋聚乙烯保溫被或覆蓋土工膜保溫、保濕。

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

　　③安排專職人員加強對混凝土溫度和冷卻水系統(tǒng)進行監(jiān)控并適時進行調(diào)整。確保混凝土內(nèi)外溫差不超過設計要求的25℃

　　5小結

　　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)野外施工高標號、大體積混凝土而不出現(xiàn)溫度裂縫這一難題提供了一個比較成功的范例。實踐證明，在大體積、高標號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防和控制溫度裂縫的產(chǎn)生，使結構盡可能不出現(xiàn)溫度裂縫，從而確保工程質(zhì)量。