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摘要：本文结合实例对水闸混凝土施工过程中温度的主要影响因素及其技术的应用进行分析，为今后的水闸混凝土温度控制与施工技术控制提供了参考。
关键词：水闸；混凝土施工；温控
前言
水闸混凝土在水利设施建设过程中应用很普及。水闸主要指利用闸门挡水和泄水的中低水头水工建筑物。目前水闸的建设，正向结构轻型化、形式多样化、、操作自动化、 施工装配化和远动化方向发展。由于水闸混凝土的温控设计是影响其质量的一个重要环节，因此对水闸的特点充分掌握后，有必要充分结合以往的科研成果及实践，对水闸混凝土的温控与施工技术控制的应用进行系统研究，从而不断提高水闸混凝土的温控设计质量以减少不必要的风险。
一、工程概况
某水闸重建工程位于乡镇街道东海堤，建设二路与海滨路交汇处。现阶段河道较窄，水质污染严重，淤泥厚，臭气重，河道旧闸破旧，运行能力差，所以河道整治与水闸重建显得尤为重要。本工程主要任务是重建该水闸，级别为Ⅰ级，共4 孔，单孔净宽5m，闸室型式为开敞式整体式平底板，平面钢闸门配卷扬式启闭机，本水闸采用底流消能型式，下游布臵消力池、海漫与防冲槽。该闸的组成包括闸室、上游连接段和下游连接段。闸室是水闸的主体，设有底板、胸墙、闸墩、闸门等。闸室分别与上下游连接段和两岸或其他建筑物连接；上游连接段由防冲槽、护底、铺盖、两岸翼墙和护坡组成，用以引导水流平顺地进入闸室，延长闸基及两岸的渗径长度，确保渗透水流沿两岸和闸基的抗渗稳定性；下游连接段一般由两岸翼墙、护坡、护坦、防冲槽等组成，用以引导出闸水流均匀扩散，消除水流剩余动能，防止水流对河床及岸坡的冲刷。底板是闸室的基础，将闸室上部结构的重量及荷载向地基传递，兼有防渗和防冲作用。闸门用来挡水和控制过闸流量，闸墩用以分隔闸孔和支承闸门、工作桥、交通桥、胸墙
等。水闸大多建在平原地区的软土地基上。地基土壤承载能力、抗冲能力低，抗渗稳定性差，压缩性大以及水头低而水位变幅大是水闸的主要工作特点。工程效果图如下：
二、水闸混凝土施工产生的温度问题
1．本工程存在的主要问题
温度变化主要体现在混凝土升温峰值、降温速度、内外温差等方面，与环境温度、水化热温升、表面保护等有联系。产生的现象及原因一般有：① 低温季节浇筑混凝土，遇寒潮来袭，产生内外温差过大时，未及时采取保温措施，也易使混凝土产生裂缝；② 承重梁板尺寸太小，刚度不足，受拉部位易产生裂缝；③ 混凝土浇筑完毕后抹面及养护不及时会造成塑性裂缝，塑性裂缝一般不长，深度也浅，往往表现为中间宽两头细；④ 新老混凝土间隔时间过长易产生因约束而引起的裂缝；⑤ 在混凝土水化反应初期若表面失水会产生干缩裂缝，在干缩过程中，混凝土遇到如钢筋或其他预埋件的约束，在混凝土内部产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时就会产生裂缝；⑥ 夏天浇筑混凝土，由于入仓温度过高，水泥水化产生的热量还将使混凝土内部温度进一步升高，导致混凝土体积的变化，当体积变化引起的拉伸应变超过混凝土的极限应变时，混凝土将会开裂。水闸裂缝一般表现为贯穿裂缝和表面裂缝。裂缝产生主要受混凝土温度变化等因素的影响，因此对混凝土进行温度控制和温度应力的计算，避免温度裂缝的产生对水闸混凝土结构的顺利施工有重大的实践意义。
2．水闸混凝土的温控措施
（1）控制混凝土浇筑后二天内温升值不大于30℃考虑到每块底板混凝土相对于待浇筑的闸墩是块“人造基岩”，对闸墩混凝土起着强约束作用，特别是胸墙底面高程▽4.5m以下部分受其影响较大。为了达到控制闸墩混凝土的最大温升值，减少绝对膨胀值这一目的，故在闸墩混凝土内▽-0.1~▽3.9之间沿竖向每隔40cm 设置一道Φ40mm 的冷却水管进行通水冷却，在水平面内，通水管在胸墙部位以下设置二排，其余部位为一排。为了更好地进行降温控制，闸墩以▽1.5m 为界分上下二层分别进行通水冷却，即分别设置独立的进出水口。为了能够准确知道混凝土内部的温度情况，在闸墩内部设置了测温计，在第一联闸墩中共埋设了S1~S10 共10 个测温计，其后的闸墩内只保留了胸墙下部范围的有代表性的S4、S5、S7、S9 等4 个测温计，其中S4、S5 点位于▽0.6m，S7、S9 点位于▽4.0m；S4、S7 点在闸墩断面中部，S5、S9 点离闸墩侧面仅4cm。温度观测频率为每2 小时观测一次，当混凝土内部温度降低至35℃以下时，可不再观测。当S4、S7 点即将达到最高温度时，则加密观测，以准确掌握混凝土内部最大温升。 在S4、S7 点达到最高温度前，主要是确保有足够的通水流量，以控制混凝土内部的最大温升值不超过30℃。 由于S4 点被混凝土覆盖到S7 点被混凝土覆盖约需8~9 小时，当S4 点达到最高温度后需要调节通水流量控制降温速率时，而S7 点仍处于温度上升期，需要继续保持通水流量控制最高温升。由此，通水管可以▽1.5m 为界分上下二层分别进行通水冷却。
（2）控制混凝土降温速率不大于4℃/d
当S4、S7 点达到最高温度后，关键是控制混凝土温度的降低速率，主要通过调节通水流量来实现，并依据观测数据进行实时调整，当降温速率超过4℃/s 时，则进一步减小通水流量，直至停止通水，如果仍不能有效控制降温速率，则说明外界气温与混凝土内部温度相差较大，模板保温效果不够，主要通过在闸墩模板表面加贴泡沫板等进行保温来减缓混凝土的降温速率。
（3）控制混凝土内外温差不大于13℃
在采取措施保证混凝土最高温升不大于设计要求的同时，还必须采取可靠措施，控制混凝土内外温差，避免内外温差过大而在混凝土表面形成拉力产生裂缝。本工程设计要求S4 与S5、S7 与S9 点在早期二天内任何时刻的混凝土内外温差不大于13℃。由于混凝土内部温度受外界温度影响较小降温相对较慢，而混凝土表面则受外界温度影响明显降温较快，故主要通过在闸墩模板表面加贴1cm 的泡沫板来对表面混凝土进行保温。对于闸墩后浇块，由于先浇块的存在背面散热条件不良，闸墩内部温度不易散发，而正面混凝土散热较快，故主要对正面模板加厚保温层必要时另加喷灯进行加热，以减小温差。
3．水闸混凝土中的施工技术
（1）施工动态的控制
工程前期应严格按照施工方案进行，做到精心施工、精心养护，然后经现场实测得到混凝土温度变化资料；通过对比仿真计算结果和已浇筑结构的温度及应力实测结果，分析二者的拟合度，若拟合较好则说明预设方案是经济合理的；否则应分析其原因，根据各温控措施所占权重調整温控方案，经过理论计算验证其拟合度，然后对后续混凝土浇筑的温控措施进行经济、合理的调整，控制不出现温度裂缝。
（2）混凝土材料优化
降低混凝土的绝热温升由水闸开裂原因可以看出，而降低混凝土的绝热温升能有效地控制混凝土的温升幅度。从而也是最直接、最有效的温控防裂方法。选用中热或低热水泥以及在混凝土中掺入粉煤灰，能有效地降低混凝土绝热温升。提高混凝土的抗拉强度降低水灰比以及在混凝土中掺入纤维材料均可有效提高混凝土的抗拉强度。减小混凝土开裂的风险。但是，降低混凝土的水灰比后，混凝土的弹性模量增加，徐变减小，混凝土拉应力未必减小，因此，降低水灰比对混凝土防裂未必有利。而在混凝土的掺入纤维材料后，混凝土的抗拉强度明显提升，其他诸如抗渗性、耐磨性和抗冲击性能均有所改善。但掺入议在抗裂或抗冲耐磨要求较高的部位选用。此外，掺入膨胀剂膨胀剂能在一定程度上补偿混凝土的自身体积收缩变形和混凝土温缩变形，有利于后期混凝土应力状态的改善。减小混凝土开裂的风险。
三、总结
综上所述，水闸混凝土出现裂缝是常见通病，通过精心的温控设计、合理选购材料、严格施工管理，同时加强工作人员的专业的理论知识及不断丰富经验，仍然可避免危害大的裂缝。由于水闸混凝土的温控与施工技术控制工作量多，为了不断提高这方面的质量，在施工过程中，有必要进行动态管理，设立专门的温控作业小组，重点加强对施工情况的监测，应实际情况及时调整温控措施，同时在施工完成后，也要加强养护措施，如此一来，可使温控取得不错的效果。
关键词：水闸；混凝土施工；温控
前言
水闸混凝土在水利设施建设过程中应用很普及。水闸主要指利用闸门挡水和泄水的中低水头水工建筑物。目前水闸的建设，正向结构轻型化、形式多样化、、操作自动化、 施工装配化和远动化方向发展。由于水闸混凝土的温控设计是影响其质量的一个重要环节，因此对水闸的特点充分掌握后，有必要充分结合以往的科研成果及实践，对水闸混凝土的温控与施工技术控制的应用进行系统研究，从而不断提高水闸混凝土的温控设计质量以减少不必要的风险。
一、工程概况
某水闸重建工程位于乡镇街道东海堤，建设二路与海滨路交汇处。现阶段河道较窄，水质污染严重，淤泥厚，臭气重，河道旧闸破旧，运行能力差，所以河道整治与水闸重建显得尤为重要。本工程主要任务是重建该水闸，级别为Ⅰ级，共4 孔，单孔净宽5m，闸室型式为开敞式整体式平底板，平面钢闸门配卷扬式启闭机，本水闸采用底流消能型式，下游布臵消力池、海漫与防冲槽。该闸的组成包括闸室、上游连接段和下游连接段。闸室是水闸的主体，设有底板、胸墙、闸墩、闸门等。闸室分别与上下游连接段和两岸或其他建筑物连接；上游连接段由防冲槽、护底、铺盖、两岸翼墙和护坡组成，用以引导水流平顺地进入闸室，延长闸基及两岸的渗径长度，确保渗透水流沿两岸和闸基的抗渗稳定性；下游连接段一般由两岸翼墙、护坡、护坦、防冲槽等组成，用以引导出闸水流均匀扩散，消除水流剩余动能，防止水流对河床及岸坡的冲刷。底板是闸室的基础，将闸室上部结构的重量及荷载向地基传递，兼有防渗和防冲作用。闸门用来挡水和控制过闸流量，闸墩用以分隔闸孔和支承闸门、工作桥、交通桥、胸墙
等。水闸大多建在平原地区的软土地基上。地基土壤承载能力、抗冲能力低，抗渗稳定性差，压缩性大以及水头低而水位变幅大是水闸的主要工作特点。工程效果图如下：
二、水闸混凝土施工产生的温度问题
1．本工程存在的主要问题
温度变化主要体现在混凝土升温峰值、降温速度、内外温差等方面，与环境温度、水化热温升、表面保护等有联系。产生的现象及原因一般有：① 低温季节浇筑混凝土，遇寒潮来袭，产生内外温差过大时，未及时采取保温措施，也易使混凝土产生裂缝；② 承重梁板尺寸太小，刚度不足，受拉部位易产生裂缝；③ 混凝土浇筑完毕后抹面及养护不及时会造成塑性裂缝，塑性裂缝一般不长，深度也浅，往往表现为中间宽两头细；④ 新老混凝土间隔时间过长易产生因约束而引起的裂缝；⑤ 在混凝土水化反应初期若表面失水会产生干缩裂缝，在干缩过程中，混凝土遇到如钢筋或其他预埋件的约束，在混凝土内部产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时就会产生裂缝；⑥ 夏天浇筑混凝土，由于入仓温度过高，水泥水化产生的热量还将使混凝土内部温度进一步升高，导致混凝土体积的变化，当体积变化引起的拉伸应变超过混凝土的极限应变时，混凝土将会开裂。水闸裂缝一般表现为贯穿裂缝和表面裂缝。裂缝产生主要受混凝土温度变化等因素的影响，因此对混凝土进行温度控制和温度应力的计算，避免温度裂缝的产生对水闸混凝土结构的顺利施工有重大的实践意义。
2．水闸混凝土的温控措施
（1）控制混凝土浇筑后二天内温升值不大于30℃考虑到每块底板混凝土相对于待浇筑的闸墩是块“人造基岩”，对闸墩混凝土起着强约束作用，特别是胸墙底面高程▽4.5m以下部分受其影响较大。为了达到控制闸墩混凝土的最大温升值，减少绝对膨胀值这一目的，故在闸墩混凝土内▽-0.1~▽3.9之间沿竖向每隔40cm 设置一道Φ40mm 的冷却水管进行通水冷却，在水平面内，通水管在胸墙部位以下设置二排，其余部位为一排。为了更好地进行降温控制，闸墩以▽1.5m 为界分上下二层分别进行通水冷却，即分别设置独立的进出水口。为了能够准确知道混凝土内部的温度情况，在闸墩内部设置了测温计，在第一联闸墩中共埋设了S1~S10 共10 个测温计，其后的闸墩内只保留了胸墙下部范围的有代表性的S4、S5、S7、S9 等4 个测温计，其中S4、S5 点位于▽0.6m，S7、S9 点位于▽4.0m；S4、S7 点在闸墩断面中部，S5、S9 点离闸墩侧面仅4cm。温度观测频率为每2 小时观测一次，当混凝土内部温度降低至35℃以下时，可不再观测。当S4、S7 点即将达到最高温度时，则加密观测，以准确掌握混凝土内部最大温升。 在S4、S7 点达到最高温度前，主要是确保有足够的通水流量，以控制混凝土内部的最大温升值不超过30℃。 由于S4 点被混凝土覆盖到S7 点被混凝土覆盖约需8~9 小时，当S4 点达到最高温度后需要调节通水流量控制降温速率时，而S7 点仍处于温度上升期，需要继续保持通水流量控制最高温升。由此，通水管可以▽1.5m 为界分上下二层分别进行通水冷却。
（2）控制混凝土降温速率不大于4℃/d
当S4、S7 点达到最高温度后，关键是控制混凝土温度的降低速率，主要通过调节通水流量来实现，并依据观测数据进行实时调整，当降温速率超过4℃/s 时，则进一步减小通水流量，直至停止通水，如果仍不能有效控制降温速率，则说明外界气温与混凝土内部温度相差较大，模板保温效果不够，主要通过在闸墩模板表面加贴泡沫板等进行保温来减缓混凝土的降温速率。
（3）控制混凝土内外温差不大于13℃
在采取措施保证混凝土最高温升不大于设计要求的同时，还必须采取可靠措施，控制混凝土内外温差，避免内外温差过大而在混凝土表面形成拉力产生裂缝。本工程设计要求S4 与S5、S7 与S9 点在早期二天内任何时刻的混凝土内外温差不大于13℃。由于混凝土内部温度受外界温度影响较小降温相对较慢，而混凝土表面则受外界温度影响明显降温较快，故主要通过在闸墩模板表面加贴1cm 的泡沫板来对表面混凝土进行保温。对于闸墩后浇块，由于先浇块的存在背面散热条件不良，闸墩内部温度不易散发，而正面混凝土散热较快，故主要对正面模板加厚保温层必要时另加喷灯进行加热，以减小温差。
3．水闸混凝土中的施工技术
（1）施工动态的控制
工程前期应严格按照施工方案进行，做到精心施工、精心养护，然后经现场实测得到混凝土温度变化资料；通过对比仿真计算结果和已浇筑结构的温度及应力实测结果，分析二者的拟合度，若拟合较好则说明预设方案是经济合理的；否则应分析其原因，根据各温控措施所占权重調整温控方案，经过理论计算验证其拟合度，然后对后续混凝土浇筑的温控措施进行经济、合理的调整，控制不出现温度裂缝。
（2）混凝土材料优化
降低混凝土的绝热温升由水闸开裂原因可以看出，而降低混凝土的绝热温升能有效地控制混凝土的温升幅度。从而也是最直接、最有效的温控防裂方法。选用中热或低热水泥以及在混凝土中掺入粉煤灰，能有效地降低混凝土绝热温升。提高混凝土的抗拉强度降低水灰比以及在混凝土中掺入纤维材料均可有效提高混凝土的抗拉强度。减小混凝土开裂的风险。但是，降低混凝土的水灰比后，混凝土的弹性模量增加，徐变减小，混凝土拉应力未必减小，因此，降低水灰比对混凝土防裂未必有利。而在混凝土的掺入纤维材料后，混凝土的抗拉强度明显提升，其他诸如抗渗性、耐磨性和抗冲击性能均有所改善。但掺入议在抗裂或抗冲耐磨要求较高的部位选用。此外，掺入膨胀剂膨胀剂能在一定程度上补偿混凝土的自身体积收缩变形和混凝土温缩变形，有利于后期混凝土应力状态的改善。减小混凝土开裂的风险。
三、总结
综上所述，水闸混凝土出现裂缝是常见通病，通过精心的温控设计、合理选购材料、严格施工管理，同时加强工作人员的专业的理论知识及不断丰富经验，仍然可避免危害大的裂缝。由于水闸混凝土的温控与施工技术控制工作量多，为了不断提高这方面的质量，在施工过程中，有必要进行动态管理，设立专门的温控作业小组，重点加强对施工情况的监测，应实际情况及时调整温控措施，同时在施工完成后，也要加强养护措施，如此一来，可使温控取得不错的效果。