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1 概述 
混凝土澆筑中的裂縫控制是長期困擾人們的一個難題。尤其對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號相對較高，因此更易開裂。裂縫會加速混凝土碳化和鋼筋銹蝕，并產生惡性循環(huán)，嚴重破壞混凝土結構的安全性和耐久性，所以裂縫控制顯得更為重要。筆者結合對赤山閘、陳家邊站除險加固工程的施工管理實踐，通過修改完善設計、優(yōu)化原材料、合理設計配合比、強化施工技術和管理、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、陳家邊站除險加固工程均為秦淮河流域重要的水利基礎設施，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合的形式，工程內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個閘墩混凝土澆筑量近1100m3。考慮到整體質量和工期要求，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階段驗收，初步發(fā)揮擋洪排澇效益。 
3控制裂縫措施 
3.1原材料 
嚴格控制砂、石材料的質量和技術標準，澆筑閘底板和閘墩時，單獨采購一批細度模數(shù)在2.4以上、含泥量在1%以下的黃砂，石子要求級配合理含泥量也在1%以下，并提前一周將散裝水泥進貨入倉，從而降低了混凝土澆筑時散裝水泥的溫度，控制了水化熱的升溫，根據混凝土澆筑時現(xiàn)場隨機抽樣測量，混凝土入倉溫度一般在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)場取樣水泥、黃砂、石子等材料送到有資質的單位做了C25混凝土配合比試驗，出具的試驗報告中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344kg。后經業(yè)主、監(jiān)理、設計、施工等單位專門研究，認為該配合比水泥用量偏大，這樣勢必對混凝土水化熱控制不利，決定摻入一定數(shù)量的優(yōu)質粉煤灰，以降低水化熱。并按此方案。重新做配合比試驗。結果為水泥，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報告中已明確，但由于黃砂、石子等材料的含水量每批次不盡相同，同時受天氣環(huán)境的影響較大，因此在混凝土澆筑過程中根據實際情況靈活掌握，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，坍落度嚴格控制在15cm以下。 
3.3修改設計 
在應力集中和應力變化處，采取一些設計上的變更措施，如在閘墩澆筑時，對閘墩底部三分之一處，在原設計基礎上增加了水平向的構造配筋，即將原來Φ14@200改成Φ14@150；另外在閘墩與閘底板連接處增設1500mm×300mm×500mm沿閘墩通長的小暗梁，以達到減輕邊緣效應，提高抗拉伸強度，控制裂縫開展的目的。 
3.4改善基面約束條件 
根據地質鉆探報告，赤山閘閘底板座落在第5層粉質粘土上，該層土地基允許承載力為250kPa，力學性質良好，為閘良好的基礎持力層。但該閘為原址翻建，在拆老閘過程中，由于種種因素，造成新閘閘基礎部分土方平均超挖0.5m深，最深處達0.8m，對超挖部分結合墊層用C20混凝土回填。澆筑閘底板時為削減應力，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，釋放了約束應力。 
3.5施工技術 
閘底板和閘墩由于混凝土體積均較大，澆筑時若不注意，就會產生施工冷縫。在澆筑閘底板混凝土時，要求沿短邊分層澆筑，每層30cm厚，第二層澆筑時必須完全履蓋第一層，倉面上保證2～3個插入式振搗棒振搗，振搗延緩時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，第三層澆筑時與前面要求一樣，如此反復直至澆到閘底板設計頂面高程正，然后再進行第二輪循環(huán)澆筑，直至底板全部完成。對閘墩而言，由于凈高達11.5m，根據規(guī)范要求，混凝土澆筑自由下落高度不宜大于2m，因此澆筑時加掛串筒，操作工人深入至閘墩內部倉面振搗，確保澆筑振搗質量。同樣要求30cm一層，6個閘墩均衡上升，即第1個閘墩澆筑30cm層厚后，接著澆筑第2個，然后第3個，直至第6個，結束后再回到第1個澆筑。經計算這樣一個循環(huán)累計澆筑混凝土27m3，約需2.3h，低于規(guī)范規(guī)定的允許間歇時間3h。經過這樣操作，閘底板和閘墩混凝土澆筑過程中均未產生任何施工縫。 
3.6外加聚丙烯纖維 
在混凝土中摻入適量的聚丙烯纖維，由于其在混凝土內部構成一種均勻的亂向支撐體系，從而產生一種有效的二級加強效果，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數(shù)的纖維絲上，從而有效地增強了混凝土的韌性，減少混凝土初凝時收縮引起的裂紋和裂縫。經過比較赤山閘工程中選用了丹陽合成纖維廠生產的“丹強絲”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，混凝土攪拌時間由原來的60s延長至79~80s，經綜合測算，加入該纖維后每m3混凝土造價增加31元。 
3.7保溫養(yǎng)護 
由于閘底板、閘墩澆筑均在冬季，所以必須采取保溫養(yǎng)護措施，以減小內外溫差，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)造完全應力松弛的條件，同時使混凝土保持良好的潮濕狀態(tài)，這對增加早期強度和減少收縮是十分有利的。經反復研究決定，對閘底板和閘墩采取不同的保溫養(yǎng)護方法。對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℃左右溫水濕潤養(yǎng)護。為了定量地觀測混凝土在凝固過程中的溫度變化情況，在閘底板的中心設置了溫度觀測點，即用Φ2cm長70cmPVC管垂直埋入閘底板混凝土中(管底部用布包住)，用普通水銀溫度計伸入該管內就能及時測量出閘底板混凝土內部溫度，同時測量出混凝土表面即塑料薄膜處的溫度以及環(huán)境溫度，嚴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，導熱快，溫差梯度小，再加上對銷螺栓和滿堂腳手架，因此閘墩的保溫措施無法采用閘底板的那一套方法，針對實際情況決定對閘墩采取用土工織物將四周和上部全部嚴嚴實實地包裹起來，在閘墩上緊貼鋼模板掛草簾，并在每個閘孔中架設4盞1000W的碘鎢燈加溫，根據閘底板混凝土溫控的經驗，確保每個閘孔中相對封閉區(qū)域內的溫度控制在12～15℃之間。 
4效果分析 
4.1強度 
在閘底板和閘墩混凝土澆筑過程中，按規(guī)范要求在出料日隨機取樣，制成15cm×15cm×15cm的混凝土試塊，在溫室內標準養(yǎng)護28d后作抗壓試驗，經統(tǒng)計分析后的結果為：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，強度等級不低于設計強度等級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，強度等級不低于設計強度等級的百分比為百分之百。 
4.2裂縫 
閘底板、閘墩澆筑結束后各自養(yǎng)護28d，經現(xiàn)場清理，分別組織有關人員進行了全面細致的檢查，發(fā)現(xiàn)閘底板除第5號孔面層混凝土有一些細小龜紋裂縫外，其余部位均未發(fā)現(xiàn)裂 
縫，這些裂縫長度均在lm以內，用塞尺檢驗縫寬均小于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，所以當時采取繼續(xù)觀察的措施，但到2004年4月30日水下工程驗收時再檢查，卻發(fā)現(xiàn)這些裂縫沒有了，自然閉合了；對閘墩前后進行過3次全面仔細的檢查，均未發(fā)現(xiàn)任何裂縫。