南水北调大型渡槽温控防裂技术应用研究
郑重阳，彭 辉，刘 帅，闫秦龙
【摘 要】摘 要:通过对南水北调工程大型渡槽在混凝土材料优化、施工方案和方法、施工期温控措施、后期表面养护等温控防裂措施进行总结，从材料配合比优化、结构限裂设计、施工期质量管理、混凝土温度监测和预报、温控信息共享等角度预测了渡槽温控防裂技术的发展趋势。工程实践表明，这些温控措施联合使用，防裂效果十分显著。 【期刊名称】人民黄河 【年(卷),期】2012(034)007 【总页数】3
【关键词】关 键 词:大型渡槽;温控;防裂;结构优化;南水北调工程
南水北调工程对于中国水资源的优化配置具有重要意义，其沿线要跨越很多河流和山谷，需建造大量渡槽进行输水。渡槽是为输送渠道水流跨越河渠、道路、山谷等修建的架空输水建筑物，是渠系建筑物中应用最广的交叉建筑物之一［1］。渡槽为比较典型的薄壁混凝土结构，其运行环境一般较为恶劣，既受水荷载的反复作用，又受温度变化、冻融循环、干湿交替、环境水侵蚀等作用，由此产生的温度应力和收缩变形易导致渡槽出现裂缝，在长期动荷载作用下，渡槽一旦出现贯穿性裂缝，不仅会严重影响结构的耐久性和安全性，而且会造成输水损失［2］。
在设计渡槽等薄壁混凝土结构时，一般对温度应力的计算比较粗略，但施工实践表明，温度应力对裂缝的形成和发展起到至关重要的作用，而适当地采取温控措施对于防止结构出现危害性裂缝和限制裂缝宽度十分有效，因此对大型渡
槽施工期温度应力及裂缝问题进行专门研究是十分有必要的［3］。笔者通过分析南水北调中线渡槽工程各项温控防裂技术，对渡槽温控防裂的发展趋势进行了预测。
1 大型渡槽温控防裂技术
1.1 混凝土材料优化
南水北调大型渡槽运行环境恶劣以及流量大、跨度大等特点，要求混凝土必须具有良好的抗裂、抗冻、抗渗性能及防止碱骨料反应的高耐久性，目前主要采用C50高强高性能泵送混凝土浇筑。该混凝土收缩性较大，一般会掺加高效减水剂、引气剂和粉煤灰，以减少水和水泥的用量，降低水灰比，从而减少水化热，降低混凝土收缩率，改善混凝土的抗裂性能。中国水利水电科学研究院通过对漕河渡槽C50混凝土的配合比进行优化试验，推荐了配合比，见表1。施工实践证明，应用推荐的配合比配制出的混凝土具有良好的抗裂、抗渗和抗冻性能，槽身整体质量良好，能够满足设计要求且经济合理［4］。武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室的试验成果表明，掺有适量聚丙烯纤维的混凝土28 d抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度分别可提高6.5%、20.8%、24.3%，弹性模量和干缩率均有所下降，抗渗和抗冻性能(耐久性)得到改善［2］。针对渡槽干缩变形突出的问题，河海大学李兴贵的研究表明［5］，适宜的水胶比和适量的粉煤灰掺量对减小混凝土干缩变形、预防可能产生的干缩裂缝都是有利的，尤其对早期混凝土抗干缩的作用更加显著。 1.2 施工方案和方法
渡槽混凝土现浇通常分2层施工，如漕河渡槽第1层浇筑到槽身底板以上75 cm处，采用移动模架造槽机施工，明显降低了底板的竖向温度梯度和拉应力，
在一定程度上限制了裂缝的产生。
为了保证施工进度、灵活安排施工顺序，目前渡槽混凝土浇筑越来越多地采用预制和现浇相结合的方式。如沙河渡槽主体结构的现场预制采用架槽机施工方案，室内预制使得渡槽温控防裂难度降低，有利于后期预应力的施加和渡槽的正常运行［3］。 1.3 施工期温控措施 1.3.1 浇筑温度的控制
浇筑温度随季节的不同而不同，要控制浇筑温度就要控制好混凝土出机口温度，它一般比浇筑温度低3～4℃。试验表明，影响出机口温度的主要因素是水泥温度和骨料温度。夏季现场控制浇筑温度的主要措施有:延长水泥储存时间以使其散热降温;对于细骨料(砂料)，应该在封闭的情况下防止暴晒，再另加一台喷雾风机对其喷雾降温;对于粗骨料(石子)，除了在封闭状态下喷淋4～6℃的冷水外，同时采用喷雾风机对其喷雾降温，最后采用加冷水拌和的方式生产预冷混凝土［6］。此外，应尽量减少混凝土的运输距离，采用保温隔热措施并尽可能快速入仓，以减少温度回升。冬季混凝土的最低浇筑温度不宜低于5℃。
通常，混凝土应避开高温时段浇筑，对于白天太阳辐射较强的时段应实施仓面喷雾，以降低混凝土仓面温度，尤其是对钢筋密集的槽身来说，喷雾是首选的温控措施［6］。 1.3.2 水管冷却技术
解决大体积混凝土温控防裂问题，水管冷却技术是最常用、最有效的措施之一。研究结果表明，此技术具有显著的导热降温作用，混凝土内部埋设水管可有效减小内外温差，从而达到减小应力、预防开裂的目的［7］。但是，在采用水管
南水北调大型渡槽温控防裂技术应用研究
