浅议泵站混凝土温控防裂措施

1浅议***泵站混凝土温控防裂措施*【摘要】****泵站是南水北调东线****干线首批开工建设的泵站枢纽工程，泵站主厂房（底板、流道层、水泵层、联轴层、电机层）是整个枢纽工程的关键部位，泵站底板及流道层混凝土温控防裂问题是突出的施工技术难题。在施工技术措施尚不十分完善和缺乏类似工程可借鉴经验的条件下，笔者根据水电工程主厂房混凝土施工的经验和***泵站工程的施工实际，对混凝土浇筑常规温控防裂措施加以改进和创新并成功应用在万年闸泵站底板、流道层混凝土浇筑中，取得了初步成果，为大型泵站混凝土浇筑温控防裂措施的完善做了有益的探索。关键词：***泵站混凝土温控防裂措施1工程概况***泵站枢纽是南水北调东线工程的第**级抽水梯级泵站，也是**境内首批开工建设的大型泵站。工程规模为大（Ⅰ）型，泵站设计扬程5.49m，第一期工程设计输水规模125m3/s，安装5台立式轴流泵，单机流量为31.5m3/s，总装机容量14000kw。工程总投资2.45亿元，计划工期30个月。泵站底板分两联共计2仓浇筑，1#～3#机组段连接的一联为底板一，长×宽×高=31.33×27.49×1.5～2.24m；4#～5#机组段连接检修间的一联为底板二，长×宽×高=31.33×20.29～28.49×1.5～2.24m，联间设永久伸缩缝；流道层位于底板之上，分联与底板相同，在上游进水流道段和下游空箱段间设置后浇带共计6仓浇筑，进水前缘胸墙处浇筑高度6.17m，下游空箱浇筑高度4.27m。泵站底板混凝土浇筑正值高温季节，于2006年6月20日-8月21日完成。流道层是泵站结构中体型最复杂、影响装置效率最为关键的部位，于2006年10月28日-12月31日浇筑完成。在此期间，还完成了进水池挡土墙和前池剩余挡土墙的浇筑。均较好实施了温控防裂措施，这些部位均未出现混凝土裂缝。泵站底板、流道层混凝土设计和施工参数见表1。表1、泵站底板、流道层混凝土设计和施工参数2010年**水利优秀论文参评作品2部位名称底板一底板二流道层空箱段（左/右）进水流道段（左/右）设计尺寸（长×宽×高）31.35×27.49×1.5～2.24m31.35×20.29～28.49×1.5～2.24m31.35×27.49×4.27m/31.35×20.29～28.49×4.27m31.35×20.29～28.49×4.27～6.17m/31.35×27.49×4.27～6.17m设计方量(m3)1428130710651700设计标号C2825W6F150C2825W6F150C2825W6F150,掺聚丙烯网状纤维0.9kg/m3C2825W6F150,掺聚丙烯网状纤维0.9kg/m3设计塌落度(cm)10～1810～18≤8≤8初凝终凝时间≥4h、≥6h≥4h、≥6h≥4h、≥6h≥4h、≥6h浇筑分层厚度40cm40cm40cm40cm设计浇筑温度≤28℃≤28℃≤25℃≤25℃设计混凝土内外最大温差≤20℃≤20℃≤20℃≤20℃水泥标号(MPa)P.O32.5P.O32.5P.O32.5P.O32.5钢筋间排距（cm）及钢筋量双层5×5～10×10、85t双层5×5～10×10、82t双层15×15～20×20、70t双层15×15～20×20、110t水温20～21℃20～21℃15～17℃15～17℃气温24～36℃24～36℃10～20℃-2～7℃拌合设备1台1m3站1台0.5m3站1台1m3站1台0.7m3站1台1m3站1台0.5m3站1台1m3站1台0.7m3站入仓设备2台HBT60混凝土泵2台HBT60混凝土泵2台HBT60混凝土泵2台HBT60混凝土泵振捣设备4台φ50软轴8台φ50软轴8台φ50软轴8台φ50软轴上料设备2台ZL40装载机2台ZL40装载机2台ZL40装载机2台ZL40装载机保温材料农用薄膜、厚毡布农用薄膜、厚毡布农用薄膜、厚毡布农用薄膜、厚毡布冷却水管Φ50mm钢管,间排距=1×1m,通地下水17～19℃浇筑历时33h32.5h18h/21.5h39h/40h实测内部最高温度62.9℃33.5℃实测7d表面保温最低温度37.5℃13℃实测内外最大温差22℃20℃埋设温度计20支12埋设应变计42混凝土浇筑方案原材料产地、中间产品来源：水泥为***水泥，粉煤灰为***一级粉煤灰，砂产自***，碎石产自***镇、***镇，料源稳定，材质较好，经检测各项指标均合格。混凝土防渗抗裂剂、减水引气剂、聚丙烯网状纤维等为***3外加剂厂产品，经检测合格。拌制水采用地下深井水，符合饮用水要求。混凝土施工配合比委托***试验中心提供。混凝土采用2台装载机辅人工上料，经电子配料、称量后，由1座1m3和1座0.7m3混凝土强制拌合站拌和。掺聚丙烯网状纤维混凝土拌和时，先加砂石骨料和聚丙烯网状纤维干拌2min后，再加入胶凝材料、外加剂、水拌和90s，出料经检测合格后直接卸入混凝土泵斗，经泵送入仓。底板采用台阶法浇筑，流道层采用通仓薄层法浇筑，通过人工接卸泵管分层铺料，人工平仓，层厚0.4m。人工平仓后顶面应水平，手持插入式振捣器规范振捣至密实。收仓采用人工抹二遍、压三遍，收面检查合格后立即覆盖一层湿润毡布、上敷一层塑料薄膜保湿，再敷一层厚毡布进行表面保温。浇筑后混凝土内部温度超过20℃时开始通水（地下深井水）降温，在混凝土降温阶段严控降温速度。3流道层及底板混凝土温控防裂措施3.1降低混凝土水化热采用大量掺加粉煤灰（掺量为水泥重量的25%）以增加混凝土的和易性，减少水泥用量。在保证泵送的前提下尽量降低水灰比，以降低水泥用量和减少水泥水化热。混凝土施工配合比见表2。表2、C25W6F150混凝土施工配合比（kg/m3）水胶比塌落度水水泥（32.5）粉煤灰砂石子(5～40mm)防渗抗裂剂（KF-1）减水引气剂（HPC-GJY）0.36≤16cm1492781047081018331.2注：施工时混凝土塌落度按8～11cm控制，小石（5～20mm）：中石（20～40mm）=1:1。3.2采用结构措施和变形补偿措施防裂采用布设双层钢筋，减小混凝土保护层厚度(保护层减为35mm)等结构措施防裂，并采取在混凝土中掺防渗抗裂剂（微膨胀），可补偿混凝土自身约4～6℃的收缩变形。3.3设置混凝土后浇带保证结构的整体性在流道层中部即进水流道段与下游空箱段间，设置宽4.5m的混凝土后浇带，待进水流道和下游空箱混凝土收缩完成、气温降至年最低温度时，4再用提高防渗抗裂剂掺量的微膨胀混凝土回填后浇带，防渗抗裂剂掺量为水泥重量的10～16%，膨胀率为0.04%。进水池空箱式挡土墙也在中部设置了宽0.8m的后浇带。3.4降低混凝土入仓温度采用以下措施保证混凝土入仓温度，高温季节不超过28℃，非高温季节不超过20℃。⑴采用深层地下水拌制混凝土采用深度15m以下的地下水拌制混凝土，尽量做到随抽随用，尽可能减少水温回升。进入搅拌罐时水温可控制在20～21℃。⑵降低骨料温度对砂、碎石采用表面遮阳，高堆深取法使用。混凝土出机口温度仍不能满足要求时对碎石喷淋地下水进一步降温。水泥采用出炉一个月以上，温度趋于稳定的罐存散装水泥，水泥温度不超过55℃。除罐存散装水泥因储罐容量（300t）限制外，混凝土材料均一次备足整仓用量。⑶对混凝土泵输送管道隔热降温对泵送混凝土管道全长包裹一层厚毡布，并定时人工喷洒地下水进行保温降温。温升控制在1℃以内。⑷选择气温较低时段开仓注意收听天气预报，选择基本无雨、气温相对较低（Tmax≤32℃）时段开仓。3.5控制浇筑温升采取以下措施控制浇筑温升，使混凝土浇筑温升控制在1～2℃内。⑴仓面搭设人工遮阳蓬经观测对比，晴天阳光直射下遮阳蓬下可降温2～2.5℃。⑵加快浇筑速度采用2台小型混凝土拌合站配2台混凝土泵连续入仓，配足施工资源、各岗位工种，尤其应急备用电源和设备抢修工要处于待命状态，三级质检和试验人员现场严把质量关，加强生产统一调度指挥，确保快速连续浇筑。层间台阶覆盖时间控制在2小时以内，保证浇筑强度，争取按计划浇筑时间收仓。3.6确保混凝土层间结合良好预防内部裂缝5预先布置好混凝土卸料点和卸料次序，加强卸料指挥，加强混凝土平仓振捣，防止骨料分离，防止漏振欠振和薄边角部位脱空，保证混凝土内部质量均一、密实，层间结合良好，防止混凝土内部产生薄弱面或初始裂缝。3.7表面保温保湿预防表面裂缝浇筑到收仓线后及时进行表面抹、压收面，然后立即用一层湿润的毡布、一层塑料膜、一层厚毡布依次对外露表面覆盖严实，以保温保湿，快速提高表面温度，减小内外温差，防止出现早期表面干缩裂缝。一般浇筑后1～3天（20h～64h）时混凝土内部温度达到最高，也是内外温差最大，此时由于混凝土龄期短，抗裂能力较差，最易产生表面裂缝。因此，务必落实责任，做好混凝土表面保温保湿工作。3.8做好冷却通水降低混凝土内部最高温升浇筑过程中混凝土温度超过冷却通水温度时，即开始通水冷却。通过调节进水阀门开度，控制进出水温度不超过4～6℃，降温速度不超过2～3℃/d，混凝土降温期降温速度不超过1～2℃/d。以削减水化热最高温升，降低混凝土内外温差，使其满足设计要求即混凝土内外最大温差不超过20℃。3.9掌握好拆模时间，继续做好中后期表面保温保湿拆模时间不早于3～5天，遇天气异常或气温变化大时应延长至7～10天以上，拆模时间应选在下午。拆模后混凝土顶面继续覆盖保温，并适时补水保湿，混凝土侧面则采用在顶缘处固定塑料水管、每隔20cm扎一个出水眼，不间断流水养护以连续保湿，避免干缩和“寒潮”冷击。因混凝土散热完成时间至少需要15天以上，故表面保温保湿时间不少于21天或到上层覆盖为止。寒冷冬季，仍要注意对外露混凝土面做好保温保湿，防止出现后期裂缝。保温期间，严禁随意掀除保温材料。3.10缩短混凝土层间间歇时间抓好后续备仓组织，使混凝土层间间隔时间宜控制在7～10天内，尽可能缩短层间间歇时间，保证连续施工上升，以减少层间变形约束。3.11其他通过已浇筑混凝土的试块强度资料分析，现配合比强度仍有一定富余，故可对施工配合比做进一步优化，以使混凝土在性能满足要求（包括混凝土极限拉伸、热学性能等指标）的条件下水化热进一步降低；其次，根据6低温季节冷却通水的实际作用不大的情况，有必要对冷却通水温控设计进一步研究，以制定和完善分时段的预埋冷却管与不预埋冷却管的相应温控措施，指导后续工程关键部位施工；对模板工艺、浇筑工艺等进一步规范，以确保模板的刚度和稳定，切实做到内实外光，进一步提高工程外观质量，无疑都是十分必要的。4泵站混凝土温控防裂效果经过对高温季节浇筑的万年闸泵站底板首仓混凝土的浇筑过程温度观测结果汇总分析可知，混凝土最高入仓温度27.5℃，混凝土最高浇筑温度28.5℃，混凝土内部最高温度达62.9℃(极端最高温度65℃)，内外最大温差22℃。均接近或略高于河海大学针对该“底板浇筑温控有限元数值仿真计算分析”的建议值或预测控制值的上限。但拆模后检查和养护期观测可见，泵站底板未出现裂缝。泵站进水池挡土墙和部分前池挡土墙，也正值高温季节浇筑，且一次浇筑到顶（浇筑高度10.38m），经检查未出现裂缝。流道层混凝土浇筑虽然避开了高温季节，但对其成功实施的温控防裂措施也取得良好效果，这些充分说明了上述高温季节混凝土温控防裂措施是成功的，流道层混凝土温控防裂措施是趋于完善的。5小结泵站混凝土温控措施的成功应用，对南水北调工程其他陆续开工的大型泵站在高气温条件下，在混凝土拌和、入仓运输、浇筑、温控等手段受到限制，进出水流道层及其他重要部位混凝土质量要求较高条件下，具有现实指导意义。