南水北调卢沟桥暗涵混凝土防裂措施.doc

南水北调卢沟桥暗涵混凝土防裂措施杜志仁（山西省水利建筑工程局 太原 030006）摘要：文中从混凝土的原材料选择、混凝土配合比及混凝土施工工艺控制方面，总结了南水北调工程卢沟桥暗涵在防止混凝土裂缝上所采取的措施及经验。关键词：南水北调工程；卢沟桥涵洞；混凝土；裂缝防止中图分类号：TV544 文献标识码：B南水北调工程是国家重点水利工程，卢沟桥暗施工第五标段是南水北调中线京石段应急供水工程（北京段）总干渠在南干渠分水后向团城湖输水的建筑物之一，该涵混凝土工程，由于在施工中严格进行质量控制，选用新型材料，优化混凝土配合比等，从完工至今一年多时间在暗涵混凝土中没有发现一条明显裂缝。是南水北调北京段混凝土暗涵中唯一没有出现裂缝的施工段。本文从混凝土原材料和配合比，施工措施等方面进行分析，总结出混凝土防裂措施。1 工程概况卢沟桥暗涵是南水北调中线京石段应急供水工程（北京段）总干渠在南干渠分水后向团城湖输水的建筑物。工程进口位于北京市丰台区晓月苑小区南侧，与永定河倒虹吸北侧的两孔箱涵对接。终点位于京石高速路永定路跨线桥西侧，与下游两孔西四环暗涵连接。工程起点桩号为DY2+500，终点桩号为DY7+771.75。卢沟桥暗涵全长5271.75m。本标段桩号为5+8827+062. 卢沟桥暗涵主体为钢筋混凝土箱涵断面，全部为两孔C30W6F150混凝土方涵，方涵高4.9m，宽9.2m，每孔内径3.8m3.8m，外墙厚0.55m，中墙厚0.5m，底板厚0.55m，顶板厚0.55m。标准段为12m设一道伸缩缝，伸缩缝采取两孔一联共同设置一道橡胶止水带方案，缝内嵌聚乙烯低发泡闭孔泡沫塑料板，变形缝内部迎水面周圈采用双组份聚硫密封胶嵌缝。输水规模：设计流量30m3/s，加大流量35m3/s。南水北调中线总干渠为等工程，卢沟桥暗涵及排气井、排气井和放空井等作为总干渠上主要建筑物为级建筑物。2 原材料选用与配合比优化2.1 原材料选用2.1.1 水泥混凝土采用北京市琉璃河水泥厂生产的P.O42.5号中热硅酸盐水泥，该水泥既可满足混凝土各项性能要求，又可降低混凝土发热量，减少温度裂缝。水泥物理性能检测结果见表1表1 水泥物理性质检测结果表名称干密度（2）80um筛筛余安定性水化热凝结时间h:min抗折强度MPa抗压强度MPaP.O 4253.1 02合格3天7天初凝终凝3天28天3天28天2272682:523:475.08.927.860.1国标102512930:45103.56.5粗骨料选用河北涿洲砂石料厂的人工骨料，最大粒径40mm,最小5mm，二级配，该骨料为坚硬致密，热膨胀系数小的石灰岩，能减少混凝土因温度和干缩产生的拉应力，对混凝土开裂有一定的抑制作用。细骨料选用河北涿洲中砂，细度模数3.0。经专家对试验结果论证，细度模数控制在30.2较为合理，能减小混凝土的干缩率。表2列出三中不同粗细的砂配制的混凝土干缩试验数据。表2 不同细度模数的砂对混凝土干缩影响试验结果比较表细度模数干缩率（t10）3d7d14d21d28d60d2.123761071521672302.41147691131241903.063657102117167表2中混凝土配合比相同，仅砂的细度模数不同，并在同一温度、湿度条件进行测试。从表2可以看出细度模数较大的砂配制的混凝土干缩率小，由此可见细骨料选用细度模数为3.0的中砂有利于混凝土抗裂。外加剂采用JK-1泵送剂，它是一种新型复合液态外加剂，主要成分为萘磺酸盐甲醛缩合物及增强剂、缓凝剂、保塑剂等组成，pH值为7，不含氯离子，棕褐色。该外加剂能使水泥水化充分，使混凝土中胶孔比增大，孔隙率下降，水泥石及骨料界面结构优化，凝胶之间的粘结力增强，从而使混凝土的力学强度、变形性能、抗冻性、抗渗性及耐久性得到明显改善。有利于提高混凝土抗拉强度和极限拉伸值，对混凝土抗裂有利。粉煤灰采用河北邯峰发电厂的级粉煤灰，该粉煤灰中含有大量微珠颗粒，掺入混凝土中能减少水泥的需水量，除使混凝土抗渗性能大幅度提高外，还可减少混凝土干缩。既减少了水泥用量，又提高了混凝土的抗渗性能，从而也提高混凝土的抗裂性能。2.2 混凝土配合比优化混凝土在凝固硬化过程中发生一系列的物理化学反应，伴随着水泥等产生的水化热，使混凝土的温度升高而产生体积膨胀；其后，由于水化放热完毕表层混凝土温度下降而产生收缩，但其内部混凝土仍处于高温状态，对表层收缩的混凝土产生约束，使混凝土由于温度变形而发生了开裂。从配合比角度分析，均与水泥和掺合料的水化热有关，采用水化热高，水化放热速度快的水泥和单方混凝土水泥用量大的配合比，混凝土的绝热温升和温升速度都提高，产生裂缝的可能性就越大。采用水化热低、水化放热速度慢的水泥，单方混凝土水泥用量少的配合比，混凝土的绝热升温和温升速度降低，从而使混凝土不易出现裂缝。表3是施工前的两种不同的混凝土配合比，混凝土强度等级均为C30F1560W6。表3 混凝土配合比表材料名称 项目水灰比P .O水泥水砂石外加剂(JK-1)粉煤灰矿渣粉配合比（一）0.4526316572711269056047配合比（二）0.4222115573010967.388959说明：表中材料均为每方混凝土用量从表3可以看出，为了降低水化热两种配合比都采用了掺粉煤灰和矿渣粉以减少单方混凝土水泥用量。但配合比(一)中采用的水泥是北京兴发水泥有限公司生产的P.O42.5普通硅酸岩水泥，经试验测定其3h、7h天水化热都大于配合比（二）中所采用北京市琉璃河水泥厂生产的PO42.5中热硅酸盐水泥的水化热。且配合比（一）单方水泥用量也比配合比（二）大，另外从水灰比方面考虑水灰比大的混凝土要比水灰比小的混凝土容易出现裂缝。而配合比（一）的水灰比高于比配合比（二）的水灰比。根据上述分析最终选用配合比（二）作为施工配合比有利于混凝土抗裂，可见能否有效控制混凝土开裂其混凝土配合比的优选是很重要的。3 混凝土施工工艺控制3.1混凝土施工温度控制在日平均气温连续3天大于28时，或当日气温高于35时，混凝土施工采取高温控制措施。将混凝土入仓温度控制在1025之间，构件内部最高温度不超过50，混凝土表面和内部温差不宜超过22。在施工中建立混凝土出机口温度与现场浇筑温度之间的关系。1)原材料温度控制。高温季节为了保证砂、石骨料有相对较低的温度，在商品混凝土拌和站搭建砂石骨料大棚，以避免太阳直晒引起砂、石升温，以确保原材料的相对稳定。当大气温度高于28时，商品混凝土拌和站配备自动喷水设施，对粗骨料进行喷水降温处理，。2)混凝土搅拌温控措施。搅拌机进料顺序为，砂石骨料、外加剂、水泥、粉煤灰及矿粉同时加入，水滞后3秒钟进入搅拌机，搅拌时间不少于60 s。混凝土拌和用水均采用地下水，高温季节水温控制在1618。为防止供水突然中断，地下储水仓内存有一定数量的备用水。3)混凝土运输温控措施。在混凝土浇筑施工中保证混凝土运输车辆不在中途随意停留，以最快的速度到达施工现场，运输混凝土的车辆配有隔热遮阳措施或采取冷水淋洒搅拌罐，降低表面温度，缩短混凝土暴晒时间。4)混凝土浇筑。在白天气温较高的季节将混凝土浇筑时间安排在夜间施工，避开高温时段。加强温度测试，控制好混凝土的出机温度和入仓温度，确保入仓温度不超过25，混凝土内部最高温度不超过50，混凝土内部温度测试采用在墙体预留测温孔，孔内灌满食用油，内插温度计。在高温季节在浇筑完毕后的12h以内对混凝土加以覆盖，并及时洒水养护，保持混凝土表面湿润，养护时间不少与28d。表5是2007年7月份混凝土施工温度测试统计表。表4 混凝土施工温度测试统计表浇筑部位底板侧顶底板侧顶底板侧顶底板侧顶底板环境温度（）25.025.523.027.026.528.025.522.026.0入仓温度（）19.520.018.521.520.023.020.519.022.5浇筑温度（）21.022.020.523.521.024.522.521.523.0内部温度（）46.545.543.047.047.548.043.542.046.53.2减少混凝土的约束卢沟桥暗涵混凝土施工标准段为12m设一道伸缩缝，每个施工段分两次浇筑，先浇筑底板混凝土再浇筑侧顶板混凝土，这样先浇筑完成的底板混凝土就会对后浇筑的侧顶板混凝土产生约束，如果间隔时间过长就会因新老混凝土收缩不一致使混凝土表面产生裂缝，为了减少底板混凝土的约束，一般间隔时间不超过3d。由于伸缩缝内嵌聚乙烯低发泡闭孔泡沫塑料板，所以相邻施工段不存在约束。4 质量评价暗涵混凝土的各项技术参数见表5。表5 混凝土取样试验成果统计汇总表分部工程名称混凝土强度等级平均值抗压强度/（M Pa）离差系数(C v)强度保证率/取样组数平均值第二分部C30W6F1506241.80.11598.9第三分部C30W6F1506340.40.10299.9第四分部C30W6F1506341.70.11498.8南水北调卢沟桥暗涵施工第五标段已于2008年3月份验收，评定为优良工程，单元工程合格率100，其中优良率达到89，混凝土分部工程全部评为优良，并于2008年4月份通过国务院南水北调办公室组织的通水验收。作者简介：杜志仁，男， 1968年生， 1993年毕业于山西矿业学院矿井建设专业，工程师。（收稿日期：2008-12-03）On Crack-preventing Measure in Concrete of Lugouqiao Burried Culvert of South-to-north Water Transfers ProjectDU Zhi-renAbstract: The paper summarizes the adopted measures and experience to prevent crack in concrete of Lugouqiao buried culvert of south-to-north Water Transfers Project from 3 aspects: the selection of raw materials of concrete, the mix proportion of concrete and construction technique control of concrete.Key words: South-to-north water transfers project Lugouqiao buried culvert concrete crack-preventing