卡塔尔CP1工程2.6m厚底板高性能泵送混凝土裂缝控制

【摘 要】混凝土裂缝控制是工程建设中技术上的重点与难点问题。

根据卡塔尔CP1工程当地热带沙漠气侯，炎热干燥、低温季节昼夜温差达26℃、强侵蚀的临海环境条件， 结合IR3、IR4灌溉水池泵站底板2.6m厚的结构特点，从混凝土原材料优选、配合比设计、施工工艺、混凝土温控等方面采取有效的措施，保证底板不分层并一次浇筑，其各项质量指标符合标准要求。

毕业论文网 　　 【关键词】厚底板高性能泵送混凝土 环海强侵蚀热带沙漠气候裂缝控制 　　1. 前言 　　混凝土裂缝控制是工程建设中技术上的重点与难点问题。

裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，危害建筑物的使用安全。

根据卡塔尔CP1工程IR3、IR4灌溉水池泵站大块体、大面积、大厚度混凝土的结构特点，在施工中制定一系列混凝土裂缝控制措施，取得一定的成果。

CP1工程是卡塔尔市政建设投资较大的工程，也是中国水利水电建设集团公司最大的跨国工程，合同总额约15亿多美元。

主要工程内容包括8.5km地下公用箱涵、2个2.5万m3饮用水池和2个2.2万m3的灌溉水池等7个大型工程项目。

其中IR3、IR4灌溉水池泵站是CP1工程的重要分项工程之一，其结构混凝土强度等级为C40/20D（D表示最大粒径，二级配），底板尺寸55.7×55.7m（长×宽），底板厚度2.6m，总面积为1551m2，共分12块施工。

其中单块最大浇筑方量超过1200m3。

2.裂缝控制难点 　　 工程当地属于热带沙漠气侯，炎热干燥，且混凝土施工处于强侵蚀的临海环境条件，年平均降水量仅125毫米。

高温季节4～11月，天气炎热潮湿，最高气温可达46℃，最高月平均气温34.7℃；低温季节12月至次年3月，天气温和少雨干燥，白天最高气温依然达到35℃左右，最低气温7℃，温差达22℃～28℃，昼夜温差很大，其中3月份月平均气温26.8℃。

此外，灌溉水池泵站底板最大埋深10m（?—7.50m左右），常年地下海水水位均在地面下2.5m左右（?±0.00m左右）。

如何在强侵蚀性、高温差、沙漠海洋性气候条件下，满足浇筑大面积、高厚度基础高性能泵送混凝土的质量要求、不产生危害性裂缝，是IR3、IR4灌溉水池泵站混凝土施工的最大难点。

3.裂缝控制措施 　　3.1. 优选原材料 　　3.1 .1水泥 　　水泥用量是混凝土收缩率的重要因素，采用降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对温升值，可以使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度降低，降低混凝土最高温升，降低混凝土所受的拉应力，也可降低保温养护的费用，这是大厚度、大体积高性能混凝土配合比选择的首要特殊因素。

CP1工程选用碱含量不超过0.6%的低热OPC42.5硅酸盐水泥，采用低胶凝材料用量控制为380kg/m3，低于国内C35～C40高性能混凝土胶凝材料总用量不宜高于450kg/m3的标准，且胶凝材料的抗蚀系数不大于0.8%，经试验确定水泥用量不超过260kg/m3。

3.1.2 粉煤灰和硅粉 　　 根据卡塔尔规范规定，结合C40/20D高性能混凝土温控要求（混凝土到达现场温度不超过30℃，内部最高温度不超过70℃，内外温差不超过25℃），混凝土中掺入适量的掺合料，降低混凝土水化热同时保证高性能混凝土电通量、渗透性、氯离子含量、硫酸根离子含量的特殊要求（见表2）。

通过试验和经济比较确定选用上海和印度产粉煤灰和硅粉，其掺量分别控制为120kg/m3 和26kg/m3。

3.1.3 外加剂和水 　　 高性能混凝土中掺加一定用量外加剂，根据BS（英国）、ASTM（美国）相关标准特殊要求，外加剂选用必须同时满足“外加剂不含氯离子、其他几项指标亦同时满足要求”两个条件。

通过对产自第三国的四种外加剂试验检验结果对比，最终选定约旦生产的PC—240高效减水剂，其掺量控制不超过1%。

拌和用水经检验选用当地可直接饮用的饮用水，水的各项质量指标满足要求。

3.1.4 砂石骨料 　　 骨料的物理力学性能、化学成份直接或间接影响高性能混凝土性能。

选用5～10mm、10～20mm连续级配粗骨料，细度模数2.80—3.00的中砂，砂、石含泥量控制在1％以内，并不得混有有机质等杂物且无潜在硅—碱反应，杜绝使用海砂。

该国家绝大部分陆地处于沙漠化，因地下岩石长期受到氯盐水的侵蚀，早已形成强风化状态。

所以，经试验检验确定选用骨料从迪拜购买，岩性有硬质辉长岩和石灰岩两种，其各项指标检测满足要求。

3.2高性能混凝土配合比设计 　　 按照BS（英国）、ASTM（美国）及DIN(德国)标准，结合CP1工程特殊规范要求，根据我们多年混凝土配合比设计经验，经对0.35、0.34和0.33不同水胶比高性能混凝土试验结果比较，选定采用0.33的水胶比，利用相对较低的水泥用量，大掺量粉煤灰、硅粉，外加剂掺和料等技术配制出抗氯离子渗透能力较高的高性能混凝土。

因IR3、IR4底板为钢筋混凝土结构，混凝土氯离子总量（包括水泥、粉煤灰、硅粉、粗细骨料、水、外加剂等所含氯离子含量之和）控制应不超过胶凝材料总量的0.1%。

混凝土配合比设计参数见表1，其耐久性试验结果见表2，其他各项指标经检验也均满足特殊规范的特殊要求。

该混凝土配合比设计于2008年11月份经业主、咨询单位批复后并投入本工程使用至今。

3.3混凝土工艺控制措施 　　3.3.1 混凝土拌制 　　 混凝土采用强制拌和机拌制，严格控制总搅拌时间不得小于120S，确保颗粒较细、比表面积大的硅粉与其它组分材料充分搅拌混合并发挥作用。

每月定期校核称量系统精度确保准确称量和控制允许偏差。

另外，从管理方面建立了原材料进场检验制度和混凝土出机检验制度，确保原材料和成品混凝土质量。

IR3、IR4底板混凝土浇筑时间在当地低温季节的1～3月份。

1～2月期间采用“加冷水”拌制，3月期间采用“加冰+加冷水”的混凝土预冷措施，保证混凝土出机口温度。

冷水温度控制在2～4℃。

3月份每m3混凝土最大加冰量也需40kg，方可严格控制新拌混凝土出机口温度在20～22℃。

砂石骨料全部采用遮阳棚防晒堆存，既减少砂石骨料表面的吸热，又减少了其表面的粉尘。

散装水泥进场温度，尽量控制在60℃以下，粉煤灰、硅粉掺和料提前组织和储存。

3.3.2 混凝土运输、浇筑过程控制 　　混凝土水平和垂直运输采用混凝土泵车及混凝土搅拌汽车，因平均运输距离超过12km，浇筑时及时加强生产和浇筑现场协调，控制混凝土自生产至浇筑现场运输时间不超过1h，合理控制混凝土入仓速度，减少入仓时间，降低其温升，保证供料强度和连续性。

混凝土入仓坍落度，必须控制在100～150mm范围之内，入仓温度控制在30℃以下。

实际施工中超出规定的范围，则摒弃或视为废料处理。

尽可能避免在白天16时至次日10时完成浇筑，减少浇筑过程阳光直接照射与蒸发，降低仓面环境温度。

底板混凝土浇筑过程中严格控制混凝土振捣时间15～30s，要求振捣密实，振捣时应均匀一致，以表面不再显著下沉，开始泛浆为宜，随浇筑速度，表面采用?{面机及时?{面，防止表面龟裂。

另外，由于浇筑混凝土坍落度较大，浇筑强度受到限制，台阶浇筑台阶不明显，混凝土浇筑采用分层推移浇筑方法。

为防止混凝土面层起粉、塑性收缩及因初凝期收缩、塑性沉降而产生非结构性表面裂缝，须对表面用木模子进行至少两次搓压，终凝前须完成最后一道搓压，然后立即覆盖塑料布和麻袋片保水保温。

24h内严禁其表面踩踏和堆放施工材料。

钢筋在高温环海强侵蚀环境下极易被氧化。

表面混凝土随时间推移逐渐碳化而降低或失去保护作用，导致钢筋锈蚀、有效截面减小、力学效能降低、钢筋与混凝土粘结力减小等危害因素，影响钢筋混凝土整体性和结构寿命，因此，振捣后钢筋保护层厚度禁止出现负误差。

3.3.3 混凝土拆模、养护 　　 混凝土强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以下方可拆模。

根据底板混凝土的特殊要求，设立了混凝土养护专业队伍，并建立了24h巡视制度，负责现场养护和维护等工作。

对于1～2月份浇筑的混凝土收仓初凝后12h及时进行保温、洒水养护；对永久暴露面连续养护时间不少于设计龄期。

对于3月份浇筑混凝土收仓后8h开始初期保温、洒水养护；严格控制进水温度不超过20℃～25℃，降温速度少于1℃/d，混凝土与水温差少于25℃，连续洒水时间不少于15d。

3.3.4 低温保温 　　 为确保IR3、IR4底板混凝土的保温效果，永久水平面采用麻袋、厚度100mm和导热系数≤0.037W/m?K的聚乙烯泡沫塑料被湿水保温，侧面采用同样的聚乙烯泡沫塑料保温被保温。

根据气温变化，严格控制拆模时间，避免低温时段拆模。

拆模尽量在气温较高的时段，同时备好足够的保温被，做到边拆模边保温准备，防止在混凝土低强时产生裂缝；对于大风天气，要求养护专业队伍进行加固和维护保温被。

每天有专人负责收集、分析、登录现场混凝土浇筑入仓、浇筑、保温、通水、养护信息；检测部负责混凝土材料、拌和、加冰、仪器埋设信息的收集、分析、登录，QC负责温控的汇总、分析和报告。

4. 混凝土温度监测 　　 采用电偶极导线测温法进行混凝土温度监测。

每个仓号在浇筑之前，按照IR3、IR4底板结构特点，共埋设了3处9个测温线头，进行测温。

每处布置上、中、下三个测温线头，其中上线距表层面10cm，下线距基础面10cm。

测温起始时间以仓面混凝土收仓为准，持续14天完成。

最大温降速率控制不超过4.0℃/d，如果测温数据出现异常时，将延长测试时间，直至混凝土温度趋于准稳定状态。

根据IR3、IR4底板混凝土温度观测结果，混凝土浇筑后2～3天的内部最高温度峰值为64℃和最大温差达到22℃。

5.结语IR3和IR4灌溉水池泵站底板大厚度、大面积、大体积高性能泵送混凝土裂缝控制措施于2008年1～3月浇筑实施，在强侵蚀性热带沙漠海洋性气候、高性能混凝土及泵送条件下，采取优选材料、“双掺”技术、优化配比、减少水泥用量、不分层且一次浇筑、表面补水养护、保温保湿等有效控制措施，使混凝土内部最高温度、最大温差均未分别超过70℃、25℃的规范要求值，混凝土其他技术指标检验结果（见表2）也均满足相关规范标准，且至今底板混凝土均未发现表面或侧面、深层、收缩、温差和安定性等任何裂缝，泵站投产使用效果良好，达到预期目的和效果。

参考文献： 　　［1］高性能混凝土应用技术规程CECS207 ，2006； 　　［2］卡塔尔国家QCS2000 规范； 　　［3］卡塔尔RPS混凝土规范； 　　［4］混凝土结构耐久性设计与施工指南，CCES01—2004； 　　［5］吴中伟，廉慧珍 高性能混凝土1999 　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。