摘 要：裂缝产生机理复杂、原材料质量变化大、施工环境复杂、施工养护不到位，上述技术措施并不一定能有效地控制墩墙裂缝，大量的墩墙结构仍然出现温度裂缝，有的结构裂缝还比较严重。如果在墩墙根部浇筑一层延性缓凝混凝土，其凝结时间迟于墩墙上部的普通混凝土36～60h，待上部混凝土已经凝结硬化、完成大部分收缩变形后，墩墙根部的延性混凝土才开始凝结硬化，这就减轻了底板对墩墙温度变形的约束，降低墩墙温度应力，从而减少墩墙裂缝产生风险。

关键词：温度裂缝;温度变形;延性混凝土;凝结硬化

一、背景技术

目前，建设工程、水利工程、交通工程、水运工程、铁路工程等领域的钢筋混凝土建筑物中墩墙开裂问题特别突出，带有普遍性，是一种常见施工质量缺陷和通病。

墩墙混凝土温度裂缝降低了结构整体性，有害介质可以通过裂缝向混凝土内部渗透扩散，造成混凝土腐蚀或钢筋锈蚀时间提前，降低了结构使用年限，还严重影响建筑物外观质量，给人造成一种不安全感。

因裂缝产生机理复杂、原材料质量变化大、施工环境复杂、施工养护不到位，工程上一般采取的技术措施包括设置抗裂钢筋，设置加强带、后浇带，减少一次浇筑的结构尺寸，降低水泥用量，使用矿物掺合料、抗裂纤维、膨胀剂，降低混凝土入仓温度，通水冷却，保温保湿养护等并不一定能有效地控制墩墙裂缝，大量的墩墙结构仍然出现温度裂缝，有的结构裂缝还比较严重。如果在墩墙根部浇筑一层延性缓凝混凝土，其凝结时间迟于墩墙上部的普通混凝土36～60h，待上部混凝土已经凝结硬化、完成大部分收缩变形后，墩墙根部的延性混凝土才开始凝结硬化，这就减轻了底板对墩墙温度变形的约束，降低墩墙温度应力，从而减少墩墙裂缝产生风险。

二、技术方案

针对混凝土防止温度裂缝现有技术措施的缺陷和需求，提出一種防止墩墙混凝土温度裂缝的施工方法。

先进行墩墙模板安装，然后在墩墙根部浇筑初凝时间为48～72h延性超缓凝细石混凝土形成过渡层，再在过渡层上继续浇筑普通混凝土。

（1）初凝时间为48～72h延性超缓凝细石混凝土的制备方法是：先将细骨料、橡胶细颗粒、粗骨料和纤维拌和10～30秒，然后再加入水泥、粉煤灰、矿渣粉、增强密实剂、氧化镁膨胀剂和第一份拌和用水，再拌和10～30秒后，投入第二份拌和用水、减水剂、引气剂和缓凝剂，再拌和均匀，即得;

（2）水泥、粉煤灰、矿渣粉和增强密实剂的合计量占混凝土总质量的400～480kg/m3;

（3）粉煤灰、矿渣粉、增强密实剂的合计量占水泥、粉煤灰、矿渣粉和增强密实剂的合计质量的30%～50%;

（4）粉煤灰占水泥、粉煤灰、矿渣粉和增强密实剂的合计质量的10%～20%;

（5）矿渣粉占水泥、粉煤灰、矿渣粉和增强密实剂的合计质量的15%～20%;

（6）增强密实剂占水泥、粉煤灰、矿渣粉和增强密实剂的合计质量的5%～10%;

（7）氧化镁膨胀剂占水泥、粉煤灰、矿渣粉和增强密实剂的合计质量的3%～6%;

（8）水占水泥、粉煤灰、矿渣粉、增强密实剂和氧化镁膨胀剂合计质量的40%～48%;

（9）减水剂占水泥、粉煤灰、矿渣粉、增强密实剂合计质量的0.8%～1.6%，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率为25%～30%;

（10）引气剂占水泥、粉煤灰、矿渣粉和增强密实剂合计质量的0.03%～0.06%;

（11）缓凝剂占水泥、粉煤灰、矿渣粉、增强密实剂合计质量的0.8%～1.8%;

（12）橡胶细颗粒占细骨料和橡胶细颗粒合计质量的3%～6%;

（13）细骨料和橡胶细颗粒质量之和占细骨料、橡胶细颗粒和粗骨料合计质量的36%～45%;

（14）纤维占混凝土总量的2.0～4.0kg/m3;

（15）第一份拌和用水与第二份拌和用水的质量比为30～50∶70～50。

以上初凝时间为48～72h延性缓凝细石混凝土的初凝时间测试，是指依据《水工混凝土试验规程》（SL 352—2006）在养护温度为17℃～23℃时测试的数据。

采用了以上特殊的初凝时间为48～72h延性超缓凝细石混凝土的制备方法，并将此用于墩墙根部混凝土浇筑，本发明可改善底板与墩墙之间的约束条件，减轻底板对墩墙温度变形的约束，降低墩墙温度应力，可以减少墩墙裂缝产生风险，还能解决墩墙与底板结合面常规施工易产生烂根等施工缺陷通病。

进一步，所述过渡层高度为15～30cm。过渡层初凝时间较根部以上的普通混凝土延长36～60h，墩墙根部以上的普通混凝土硬化后早期收缩变形完成大部分后，根部延性缓凝细石混凝土才开始凝结硬化，从而可以减轻早期底板对墩墙温度变形的约束，降低墩墙温度应力，减少墩墙裂缝产生风险。为了防止入仓的初凝时间为48～72h延性超缓凝细石混凝土发生离析，在墩墙根部浇筑所述初凝时间为48～72h延性超缓凝细石混凝土之前，于墩墙模板内腔中设置垂直方向导管，导管的出料口至底板表面的距离为0.8～1.0m，水平间距6～10m，然后通过所述导管输送初凝时间为48～72h延性超缓凝细石混凝土进入模板内腔中，并采用中频振捣棒振实，振捣棒的振频不高于6000次/min。

三、具体实施方式

（一）工程目标

某水闸工程为内河一般环境水工建筑物，9孔，单孔净宽10m，分3块底板，每块底板上有4只闸墩。闸墩长度为25m，高度为12m，中墩厚度为1.8m，边墩和缝墩厚度为12m。底板混凝土设计强度等级为C30、抗渗等级W6，闸墩混凝土设计强度等级为C30，抗冻等级F50，抗渗等级W6。

为防止闸墩施工过程中产生温度裂缝，在浇筑闸墩时，先在闸墩根部浇筑一层厚度为20cm的延性超缓凝细石混凝土过渡层，混凝土强度等级为C30，初凝时间为70h，抗冻性能达到F50要求，抗渗等级达到W6的要求;同时还根据设计要求采取通水冷却等技术措施。

（二）混凝土的制备

1.原料配备

（1）水泥。强度等级为《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）标准中42.5普通硅酸盐水泥。水泥的比表面积330m2/kg，标准稠度用水量27.2%。

（2）粗骨料。粗骨料1为公称粒级5～16mm、级配连续、洁净的碎石，泥含量0.36wt%，无泥块含量，针片状颗粒含量5.5wt%，压碎值为7.2%，吸水率0.8%。

粗骨料2为公称粒级16～31.5mm、洁净的碎石，泥含量0.40wt%，无泥块含量，针片状颗粒含量6.5wt%，压碎值为7.8%，吸水率0.6%。

（3）细骨料。采用细度模数为2.56的长江中砂，泥含量0.72wt%，无泥块含量，云母含量0.45wt%。

（4）粉煤灰。符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596—2017）规定的F类Ⅱ级粉煤灰，烧失量1.6%。

（5）矿渣粉。《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T 18046—2017）标准中S95粒化高炉矿渣粉，比表面积395m2/kg。

（6）增强密实剂。采用超细矿渣粉，比表面积为960m2/kg。

（7）减水剂。为聚羧酸高性能减水剂，掺量为混凝土中胶凝材料总量的1.5%时减水率为30%。

（8）缓凝剂。掺量为混凝土中胶凝材料总量的0.8%～1.6%。

（9）引气剂。掺量为混凝土中胶凝材料总量的0.3%～0.6%。

（10）橡胶细颗粒。细度为50目。

（11）抗裂纤维。人工合成的聚丙烯纤维，符合《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》（GB/T 21120—2018）标准中聚丙烯纤维要求，断裂强度≥500MPa，初始模量≥5×103MPa，断面伸长率≥30%。

（12）氧化镁膨胀剂。《混凝土用氧化镁膨胀剂》（CBMF 19—2017）标准中中速型混凝土用氧化镁膨胀剂。

（13）用自来水拌和。

2.原材料称量

（1）配合比1：分别称取280kg水泥、70kg粉煤灰、70kg矿渣粉、30kg超细矿渣粉、688kg细骨料、30kg橡胶细颗粒、1002kg粗骨料1、5.4kg聚羧酸高性能减水剂、2.25kg引气剂、5.4kg缓凝剂、190kg自来水、22kg氧化镁膨胀剂、2.0kg聚丙烯纤维，作为闸墩根部延性超缓凝细石混凝土。

（2）配合比2：分别称取210kg水泥、75kg粉煤灰、75kg矿渣粉、793kg细骨料、329kg粗骨料1、767kg粗骨料2、38kg聚羧酸高性能减水剂、1.08kg引气剂、145kg自来水、1.0kg聚丙烯纤维，作为根部以上普通混凝土。

3.拌和

采用双卧轴强制式拌和机拌和。

（1）拌和闸墩根部延性超缓凝细石混凝土：采用以上配合比1料，先在拌和机中投入细骨料、橡胶细颗粒、粗骨料1、纤维，拌和30秒;再向拌和机中投入水泥、粉煤灰、矿渣粉、超细矿渣粉、氧化镁膨胀剂和拌和用水的40%，拌和30秒;最后投入拌合用水的60%、减水剂、引气剂和缓凝剂，拌和90秒，形成闸墩根部延性超缓凝细石混凝土。

经检测，形成的混凝土的坍落度为160mm，含气量为3.3%。

可将其用于本工程中。

（2）拌和闸墩根部以上的普通混凝土：采用以上配合比2，在拌和机中投入水泥、粉煤灰、矿渣粉、细骨料、粗骨料1、粗骨料2、水、减水剂、引气剂和纤维，拌和60秒，形成普通混凝土。

经检测，形成的混凝土的坍落度为170mm，含气量为3.1%。

可将其用于本工程中。

（三）施工

钢筋安装、模板安装、与底板结合面处理、混凝土浇筑养护除应符合《水工混凝土施工规范（SL 677—2014）》以及设计文件的规定以外，还必须注意以下操作要点。

1.立模

墩墙根部模板的立向面板与墩墙根部以上模板的立向面板采用胶合板，模板对拉螺杆采用可拆卸组合式（带止水）对销螺栓，直径为16mm，垂直方向间距为0.6m，水平方向间距为0.6m。模板与混凝土接触面使用水性脱模剂，胶合板之间的缝隙采用厚度为2.5mm的双面胶带堵塞。

2.浇筑

闸墩钢筋和模板安装完成，闸室底板顶面与闸墩结合面凿毛、清理干净，浇筑前在结合面洒水湿润，并清除表面积水，进入浇筑阶段。

浇筑前在闸墩模板内腔中设置导管，导管的出料口至闸室底板顶面间的距离控制在0.8～1.0m。

采用混凝土泵车将混凝土输送入仓，根部延性超缓凝细石混凝土形成的过渡层厚度控制在20cm左右，人工摊平混凝土，采用振频为5000～6000次/min的振捣棒振实。

闸墩根部延性超缓凝细石混凝土浇筑完成后，继续在形成的过渡层上浇筑普通混凝土，采用混凝土泵车将普通混凝土输送入仓，每层浇筑厚度为50～60cm，普通混凝土浇筑速度控制在0.5～0.7m/h。

3.养护、模板拆除

根据设计要求，闸墩采用冷却水管通水冷却10天。

（1）闸墩混凝土浇筑后日平均气温在10℃以上时，自混凝土浇筑完成后第5天开始松开自底板向上第三排及以上的模板对拉螺杆，每天11时从闸墩顶部补充养护水1次。第8天开始拆除底板到闸墩顶部的垂直方向围囹和根部以上模板，同时设置喷雾装置，朝结构混凝土表面方向进行喷雾，喷雾养护时间21天;第12天拆除闸墩根部模板。

（2）混凝土浇筑后日平均气温在5～10℃时，第10天开始拆除底板到闸墩顶部的垂直方向围囹和根部以上模板，第15天测试延性超缓凝细石混凝土同条件养护试件的抗压强度为24.2MPa，第16天开始拆除根部模板面板和单独设置的垂直方向围囹。在浇筑初凝时间为48～72h延性超缓凝细石混凝土的同时，制作延性超缓凝细石混凝土同条件养护试件;当所述同条件养护试件强度大于10MPa，且混凝土带模养护时间大于14天时，拆除根部模板，根部模板拆模后保持过渡层连续湿养护时间不少于28天。

（3）当浇筑初凝时间为48～72h延性超缓凝细石混凝土后日平均气温≤5℃时，在带模养护期间同时采取包裹或覆盖的保温养护措施，带模养护时间不少于21天，根部模板拆模后保持过渡层连续保温和保湿养护时间不少于42天。

模板支架垂直方向围囹拆除时，不应同时或提前松动安装在单独设置的根部垂直方向围囹上的对拉螺杆，保持单独设置的根部垂直方向围囹和模板面板对延性混凝土过渡层的固定支撑。

拆模后在闸墩根部延性超缓凝细石混凝土表面覆盖塑料薄膜，再在其外侧堆叠编织袋袋装土;袋装土的高度0.6m，宽度不少于0.7m，根部延性超缓凝细石混凝土过渡层连续湿养护时间不少于30天。

（四）施工质量验收效果

（1）闸墩根部延性超缓凝细石混凝土：初凝时间为65.4小时;28天混凝土标准养护试件强度为34.8MPa，在等效养护时间达到600℃·d时结构混凝土回弹强度推定值为33.6MPa;抗冻性能达到F50要求;抗渗等级达到W6的要求。

（2）闸墩根部以上的普通混凝土：初凝时间为13.2h;28天混凝土标准养护试件共检验24组，抗压强度平均值为36.3MPa，均方差2.41MPa，在等效养护时间达到600℃·d时结构混凝土回弹强度推定值为36.8MPa;抗冻性能达到F50要求;抗渗等级达到W6的要求。

（3）闸墩混凝土未产生温度裂缝。

参考文献：

[1]司金龙，曲雅楠，严甜，王玉晓.混凝土建筑物的裂缝分析及其控制[J].工程建设与设计，2021（21）：149151.

[2]李加順，刘丽.水利工程混凝土结构裂缝成因及其防治措施[J].散装水泥，2021（05）：9395+98.

[3]邱毓财.关于大体积混凝土防裂技术措施的探究[J].工程建设与设计，2021（10）：34.

作者简介：徐全（1979— ），男，汉族，江苏江阴人，本科，工程师，研究方向：水利水电工程管理。