湘江长沙综合枢纽船闸及左汊桥梁工程大体积混凝土施工技术方案1．工程概况长沙综合枢纽工程位于湖南省会长沙市下游，距市中心仅20～30km，交通便捷，枢纽主要包括船闸、泄水闸、电站、坝顶公路桥、鱼道、护岸及其发包人营地等，船闸及左汊桥梁工程是长沙综合枢纽的主要建筑物之一。
船闸布置于湘江左岸，为双线船闸，船闸等级为2000吨级，闸室有效尺寸280m ×34m×4.5m(长×宽×门槛水深)，设计代表船型为1顶2艘2000吨级船队，设计年通过能力9800万吨(双闸双向)。
双线船闸共用引航道，引航道宽度为146m，上下游引航道长度分别为910m。
船闸闸首、闸室及导航墙等混凝土方量约为58万方，工期为13个月，控制性进度为2012年4月26日完成。
得出主要强度指标为：平均月浇筑量为4.47万方，平均日浇筑量约为1500m3，日最大浇筑量在4000m3，一次性最大浇筑量为约6000 m3（闸首中底板）。
月最大浇筑量约6.0万方。
2．大体积混凝土配合比设计2.1．原材料选择2.1.1高效外加剂外加剂选用聚羧酸基外加剂，该外加剂与水泥的适应性好，坍损小、泌水率小。
2.1.2水泥选用P.O42.5，标准稠度需水量25％左右。
2.1.3粗骨料粗骨料的强度、大小、形状、级配、矿物成分等因素对混凝土的性能有较大影响。
混凝土用卵石，通过对多家卵石场进行调查、取样、试配和试压，最后选定的卵石粒径为5～20 mm，20-40mm,40-80 mm三级配砼，并根据最大容重法确立两种粒径卵石的比例为：35%:20%:45%,压碎指标9％～12％2.1.4细骨料河砂选用湘江的砂，细度模数为2.50～2.70，含泥量较小。
2.1.5掺合料由于大体积砼绝热温升采用高掺粉煤灰和粒化高炉矿渣，粉煤灰采用益阳电厂的Ⅱ级标准的粉煤灰，掺量为40%左右，粉煤灰为惰性材料，主要是降低水泥用量，从而降低水化热，粒化高炉矿渣掺量在20%左右，对砼具有一定的抗裂性能并能降低水化热。
这两种掺和料可以有效提高混凝土的耐久性及混凝土的后期强度。
2.2．配合比确定在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）三掺（掺高性能减水剂、粉煤灰、高炉矿渣）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高工作性、低热的混凝土。
2.3.坍落度的确定在试拌配合比时坍落度测定是筛去40mm以上的粗骨料在进行坍落度测定，在施工时当地气温达28～34℃，而C25混凝土水泥用量较少，用水量较少，故混凝土坍落度小，掺入高效缓凝剂能有效改善坍落度损失问题，经现场抽样测定，初始坍落度为70～90 mm，1时坍损为10 mm，可满足施工要求，因此从出料到入模控制在1 小时以内。
3．混凝土出机及入仓温度控制本工程大体积混凝土冬季施工入仓温度不得低于5℃。
夏季施工入仓温度不超过35℃。
考虑到水泥水化及运输途中混凝土与外界空气的热交换以及混凝土与搅拌筒壁摩擦等可能造成混凝土的温度上升，要使混凝土的入模温度控制在35℃以下，混凝土的出机温度宜控制在30℃。
因湖南地区冬季室外温度低于0℃的天数较少，在冬季混凝土施工入仓温度控制上相对较容易，主要是针对夏季混凝土入仓温度控制上采取措施。
3.1夏季混凝土施工出机温度控制在混凝土配合比确定的情况下，想要降低混凝土的出机温度，降低组成混凝土各原材料的入机温度是关键。
主要采取以下措施控制：（1）砂石骨料尽可能堆高，控制在6米左右，从而避免阳光曝晒引起骨料温度的大幅度升高。
（2）采取喷淋和遮盖骨料的方法，以降低骨料温度。
（3）高温季节严格控制水泥进料温度。
（4）在搅拌系统附近安设一套制冷水系统，冷水机组保证每小时出5ºC冷水28吨，可以保证每小时250方砼的搅拌用。
制冷系统采用武冷生产的螺杆式冷水机组LSLGF500III型。
3.2夏季混凝土施工入仓温度控制（1）大体积混凝土尽量安排在夜间施工；（2）本工程大体积砼浇筑时采用吊罐入仓工艺，以降低砼入仓温度。
（3）夏季砼浇筑仓面设防阳栅，并采取喷水雾的方法降低仓面气温，另采用台阶式浇筑砼，缩短覆盖时间，防止热量倒灌。
（4）夏季高温季节施工选择适宜时间，尽量利用夜间浇筑砼，冬季低温季节则相反，尽量利用白天浇筑。
（5）加强管理，加快施工进度，缩短砼浇筑覆盖时间，减少运输距离，避免多次倒运。
4．养护保温控制大体积混凝土的养护主要是控制混凝土中心和表面温度的温差，保持一定的湿度，防止产生裂缝，降温的手段主要为内部降温法和外部保温法。
（1）保温措施是防止砼裂缝产生的重要条件。
当气温骤降，日平均气温在2~3天以内连续下降6~8℃，或昼夜温差超过上述温降幅度时，对龄期不满28天的砼，应采取表面保温措施，以降低内表温差，防止出现裂缝。
（2）表面保温材料采用土工布和塑料薄膜覆盖，并应在气温骤降前铺设于砼表面。
（3）表面保温材料在砼内表温差较小（一般不超过10℃）后方可撤去。
（4）浇筑砼不久的部位，应避免在夜间或气温骤降期间拆模，如果预计拆模后砼表面温降可能超过6~8℃，应及时采取覆盖和其它保温措施。
（5）能够回填的部位应尽可能在砼内部温峰过去后尽快回填。
（6）在输水廊道施工中，应在廊道两端和顶部采用厚帆布挡风，必要时，可将顶部模板同时安装好，待砼内部温峰过去后，在廊道内架设足够数量的碘钨灯，并铺设软质泡沫板以减缓廊道内表面温降速率，减少开裂的机会。
廊道模板应延迟拆模时间，防止表面温度散失。
（7）本工程大体积混凝土采取优化配比及合理的施工措施来控制内部温度。
5．混凝土内外温差计算大体积混凝土配合比优化以后，每立方混凝土用水泥约120Kg粉煤灰约100Kg，矿粉约40Kg。
据此分析混凝土的内外温差。
（1）最大绝热温升/(1)mt h c T m Q c e ρ-=⋅⋅- 1.1式 h T ——混凝土最大绝热温升（○C ）； c m ——混凝土中水泥用量（kg/m3）； Q ——水泥28天水化热（kJ/kg ）硅酸盐水泥的水化热表水泥强度等级 水化热3d7d 28d 42.5314354375c ——混凝土比热、取0.97[kJ/(kg.K)]ρ——混凝土密度、取2400（kg/m3）t —— 混凝土的龄期（d ）m ——系数、随浇筑温度改变。
系数m 浇筑温度（○C ）5 10 15 20 25 30 m (1/d)0.295 0.318 0.340 0.362 0.3840.40642.5级的硅酸盐水泥含量为120kg/m 3。
根据1.1式3d 时 h T =120×314/0.97×2400（1-2.718-0.34×3）=25.3（○C ） 7d 时 h T =120×354/0.97×2400（1-2.718-0.34×7）=19.8○C ） 28d 时 h T =120×375/0.97×2400（1-2.718-0.34×28）=19.3（○C ） （2）混凝土中心计算温度1()()t j h t T T T ξ=+⋅ 2.1式1()t T ——t 龄期混凝土中心计算温度 j T ——混凝土浇筑温度 ()t ξ——t 龄期降温系数降温系数ξ浇筑层厚度（m ）龄期t(d) 36912 15 182124 27 31.0 0.36 0.29 0.17 0.09 0.05 0.03 0.01 1.25 0.42 0.31 0.19 0.11 0.07 0.04 0.031.50 0.49 0.46 0.38 0.29 0.21 0.15 0.12 0.08 0.05 0.042.50 0.65 0.62 0.57 0.48 0.38 0.29 0.23 0.19 0.16 0.153.00 0.68 0.67 0.63 0.57 0.45 0.36 0.30 0.250.210.19根据2.1式，假设混凝土的浇筑温度为35（○C ），则：3d 时 1()t T =35+25.3×0.65=51.4（○C ） 7d 时 1()t T =35+19.8×0.60=46.9（○C ） 28d 时 1()t T =35+29×0.16=38.1（○C ） （3）混凝土表层（表面下50~100mm 处）温度混凝土浇筑完成后，采用土工布及塑料布双层养护。
保温材料导热系数表材料名称 密度（kg/m 3）导热系数λ[W/(m ·K)]材料名称 密度（kg/m 3） 导热系数λ[W/(m ·K)] 建筑钢材780058泡沫塑料20~50 0.035~0.047钢筋混凝土 2400 2.33 膨胀珍珠岩 40~300 0.019~0.065 水 0.58 油毡 0.05 木模板 500~700 0.23 彭胀聚苯板 15~250.042 木屑 0.17 空气 0.03 草袋 150 0.14 沥青矿棉毡 100~1600.10a 混凝土表面模板及保温层的传热系数1//1/i i q βδλβ⎡⎤=∑+⎣⎦ 3.1式β——混凝土表面模板及保温层等的传热系数[W/(m 2·K)] i δ——各保温材料厚度（m ）i λ——各保温材料导热系数[W/(m ·K)] q β——空气层的传热系数，取23[W/(m 2·K)]实际养护时，采用了一层土工布、一层塑料膜的模式，保温材料总厚度为5mm厚。
由3.1式计算得β=1/[0.005/0.04+1/23]=5.9b 混凝土虚厚度'/h κλβ=⋅ 3.2式'h ——混凝土虚厚度（m ）κ——折减系数，取2/3λ——混凝土导热系数，取2.33[W/(m ·K)] 由3.2式，计算得'h =2/3×（2.33/5.9）=0.26m c 混凝土计算厚度'2H h h =+ 3.3式H ——混凝土计算厚度（m ） h ——混凝土实际厚度（m ）由3.3式计算得H =3.0+2×0.26=3.52m d 混凝土表层温度''22()1()4()/t q t q T T h H h T T H ⎡⎤=+⋅--⎣⎦3.4式 2()t T ——混凝土表面温度（○C ） λ——混凝土导热系数，取2.33 W/(m ·K) 2T ——混凝土表面温度（○C ）qT ——施工期大气平均温度（○C ）墩台施工期间处于夏季，室外平均温度按35○C 考虑。
由3.4式通过计算可得出下列结果3d 时 2()t T =35+4×0.26（3.52-0.26）（41.4-25）/3.522=39.5（○C ） 7d 时 2()t T =35+4×0.26（3.52-0.26）（36.9-25）/3.522=38.3（○C ） 28d 时 2()t T =35+4×0.26（3.02-0.26）（28.1-25）/3.522=35.8（○C ） e 混凝土的内外温差 3d 时 1()2(t t T T T =-=51.4-39.5=11.9（○C ） 7d 时 1()2(t t T T T=-=46.9-38.3=8.6（○C ）28d 时 1()2()t t T T T =-=38.1-35.8=2.3（○C ）计算可见，混凝土可能出现的最大内外温差为11.9度，远小于25度，采取外加掺合料的措施后，混凝土应不会产生温度应力裂缝。
