碾壓混凝土壩溫控防裂技術(shù)探討

摘要：本文分析了碾壓混凝土壩裂縫形式及成因，較全面的總結(jié)了碾壓混凝土壩溫控防裂的措施，供大家參考。

關(guān)鍵詞：碾壓混凝土壩 澆筑 溫控 防裂

1前言

碾壓混凝土是上世紀(jì)后半葉發(fā)展起來的一種新技術(shù)，它是借用土石壩施工方法進(jìn)行鋪筑、振動(dòng)碾壓的干硬性混凝土。碾壓混凝土一般摻大量粉煤灰，與常態(tài)混凝土相比，水泥用量大大減少，絕熱溫升相對(duì)較低。施工時(shí)厚度相對(duì)較小，似乎易于散熱，因此，在碾壓混凝土問世初期，人們?cè)欢日J(rèn)為碾壓混凝土已不存在溫度控制問題，這是認(rèn)識(shí)上的一個(gè)誤區(qū)。實(shí)際上，國(guó)內(nèi)不少碾壓混凝土壩都出現(xiàn)了較嚴(yán)重的裂縫問題。隨著工程經(jīng)驗(yàn)的不斷積累和研究的深入，人們現(xiàn)在已逐步認(rèn)識(shí)到碾壓混凝土壩同樣需要嚴(yán)格的溫控防裂措旆。

2 碾壓混凝土壩裂縫形式及成因分析

2.1 表面裂縫

碾壓混凝土壩產(chǎn)生的裂縫大部分是表面裂縫.主要是內(nèi)表溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力和養(yǎng)護(hù)、保溫不及時(shí)引起的。

2.2 水平裂縫

主要產(chǎn)生在層間結(jié)合部位，特別是冬季停工面和施工常間歇面上下游附近，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)水平貫穿裂縫，在嚴(yán)寒地區(qū)這種裂縫難以避免。這類裂縫主要是由于溫差引起的應(yīng)力與壩塊長(zhǎng)度有關(guān).壩塊越長(zhǎng)應(yīng)力越大，由于碾壓混凝土壩壩塊較長(zhǎng)。上下層溫差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過碾壓混凝土的抗拉強(qiáng)度；另外，層間特別是越冬層面的抗拉強(qiáng)度低于本體抗拉強(qiáng)度，因此容易產(chǎn)生裂縫。

2.3 橫向裂縫

一般起自混凝土與基巖的接觸部位，向上延伸入壩體內(nèi)部，屬結(jié)構(gòu)性裂縫。這類裂縫可能開始于第一個(gè)較冷的季節(jié)，也可以產(chǎn)生于暴露在日氣溫快速且大幅度下降的環(huán)境中的混凝土表面，并且向壩內(nèi)擴(kuò)展，橫向裂縫可以是局部的，也可以是貫穿性的，是在溫度應(yīng)力和載荷作用下不斷發(fā)展的。

2.4 劈頭裂縫

在通倉(cāng)澆筑的重力壩內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)此類裂縫，而在大量分縫柱狀澆筑的重力壩內(nèi)部很少出現(xiàn)，劈頭裂縫與通倉(cāng)澆筑有關(guān)。主要原因是施工過程中上游面出現(xiàn)了表面裂縫，在內(nèi)外溫差和遇寒冷空氣或蓄水后水溫較低并在縫內(nèi)裂隙水劈裂的共同作用下.存在產(chǎn)生劈頭裂縫的可能性。

2.5 底孔超冷引起的裂縫

通常出現(xiàn)在孔口附近，并向上、向下衍射至壩內(nèi)。主要原因是孔口內(nèi)壁與空氣或水接觸，冬季水溫或氣溫遠(yuǎn)低于壩內(nèi)穩(wěn)定溫度，在孔口附近出現(xiàn)較大溫差，這種現(xiàn)象稱為超冷。施工期，孔口暴露在表面，容易出現(xiàn)表面裂縫，由于通倉(cāng)澆筑重力壩基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)范圍比較大，約束應(yīng)力也比較大，比分塊澆筑的重力壩問題更為的嚴(yán)重。

裂縫是普遍存在的.即使在碾壓混凝土中，有些裂縫是沒有危害的，并不影響正常使用，有些裂縫則向危害性方向發(fā)展，影響碾壓混凝土壩的耐久性和正常使用。因此判斷裂縫產(chǎn)生的原因，透徹分析裂縫產(chǎn)生、發(fā)展機(jī)理.準(zhǔn)確預(yù)測(cè)裂縫出現(xiàn)的位置、時(shí)間和發(fā)展趨勢(shì)，防止有害裂縫的發(fā)展，就具有重要意義。

3碾壓混凝土壩溫控防裂措施

3.1選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和分縫形式

（1）結(jié)構(gòu)形式：經(jīng)驗(yàn)表明，結(jié)構(gòu)形式對(duì)溫度應(yīng)力和裂縫的出現(xiàn)具有重要的影響，工程結(jié)構(gòu)單薄，對(duì)外界溫度的變化比較敏感，大量工程實(shí)踐表吼在設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分重視結(jié)構(gòu)形式對(duì)溫度應(yīng)力和裂縫問題的影響，特別是在寒冷地區(qū)，應(yīng)盡量少用對(duì)溫度變化很敏感的薄壁結(jié)構(gòu)。

（2）分縫：目前國(guó)內(nèi)在建、擬建的碾壓混凝土壩均不設(shè)縱縫。但對(duì)橫縫設(shè)置有兩種情況：短間距橫縫、長(zhǎng)間距橫縫。設(shè)置橫縫時(shí)，間距的大小除了考慮溫度應(yīng)力外，還應(yīng)結(jié)合上游面防滲結(jié)構(gòu)、地基條件等分析確定。我國(guó)在一些壩高為80一lOOm的碾壓混凝土壩，當(dāng)橫縫間距在20m左右時(shí)，沿壩軸方向的拉應(yīng)力已達(dá)0.56MPa.接近混凝土的允許拉應(yīng)力，所以，橫縫間距一般為16—20m。

3.2提高混凝土的抗裂性能

評(píng)價(jià)混凝土的抗裂能力常采用混凝土極限拉伸率、施工強(qiáng)度保證率和旌工均質(zhì)性指標(biāo)（離差系數(shù)）。應(yīng)從混凝土原材料選擇、混凝土配合比設(shè)計(jì)和混凝土性能方面開展相關(guān)的試驗(yàn)研究工作，以保證滿足設(shè)計(jì)要求并力爭(zhēng)改善混凝土的抗裂性能。一般使用中低熱水泥和優(yōu)質(zhì)粉煤灰，摻加高效減水劑，通過優(yōu)化配合比，降低水泥用量，從而降低混凝土絕熱溫升。白蓮崖工程為了提高混凝土的抗裂性能，在河床墊層混凝土和高約束區(qū)混凝土外摻氧化鎂，利用其延遲膨脹性能補(bǔ)償混凝土自身體積收縮，外摻和內(nèi)含氧化鎂總量占水泥用量的5%

3.3 嚴(yán)格控制混凝土溫度、減小基礎(chǔ)溫差、內(nèi)外溫差及表面溫度驟降

（1）降低混凝土澆筑溫度：應(yīng)從降低混凝土出機(jī)口溫度、減少運(yùn)輸途中和倉(cāng)面的溫度回升兩方面入手。通過冷卻拌和水、加冰拌和、預(yù)冷骨料等辦法降低混凝土出機(jī)口溫度，采用加大混凝土澆筑強(qiáng)度、倉(cāng)面保冷等方法減少澆筑過程中的溫度回升，從而達(dá)到減少膠凝材料的水化熱溫升的目的。

（2）水管冷卻：在混凝土內(nèi)埋設(shè)水管，通低溫水以降低混凝±溫度

（3）表面保溫與養(yǎng)護(hù)：常態(tài)混凝土、碾壓混凝土都應(yīng)進(jìn)行壩面、層面、側(cè)面保溫和保濕養(yǎng)護(hù)。應(yīng)通過保溫設(shè)計(jì)選定保溫材料，確定保溫時(shí)間。春夏秋季的白天宜將層面蓋以防輻射保溫被，夜間則揭開散熱。高溫時(shí)段施工時(shí)l在采用噴霧機(jī)噴霧和保溫被的聯(lián)合作用下，可以比較有效的遏制外部溫度的倒灌，使混凝土的澆筑溫度得到有效的控制。混凝土終凝后，立即對(duì)混凝土層面進(jìn)行灑水或流水養(yǎng)護(hù)，同時(shí)應(yīng)對(duì)混凝土長(zhǎng)期暴露面可以考慮采用qo32花眼塑料管進(jìn)行流水養(yǎng)護(hù)。

3.4合理安排混凝土施工程序和施工進(jìn)度

合理安排混凝土施工程序和施工進(jìn)度是防止基礎(chǔ)貫穿裂縫、減少表面裂縫的主要措施之一。同時(shí)，應(yīng)努力提高施工管理水平，以增強(qiáng)大壩的抗裂能力。

（1）重視旖工前期的準(zhǔn)備。在施工前期，一定要重視混凝土溫度控制方面的準(zhǔn)備工作，如制冷廠、制冰機(jī)的安裝調(diào)試、冷卻水管及保溫材料的準(zhǔn)備等，確保早期澆筑的基礎(chǔ)部分的混凝土質(zhì)量。

（2）加強(qiáng)施工管理。為防止裂縫的產(chǎn)生，除了嚴(yán)格控制混凝土溫度外，還需加強(qiáng)施工管理，以提高混凝土的施工質(zhì)量。多年的工程經(jīng)驗(yàn)證明：當(dāng)混凝土質(zhì)量控制不嚴(yán)、混凝土強(qiáng)度離差系數(shù)大時(shí)，裂縫就明顯增多。而混凝土施工質(zhì)量較好的工程，裂縫就少，反之，裂縫就多。所以，提高混凝土的施工質(zhì)量對(duì)大壩的溫控抗裂具有很重要的作用。

（3）層高和間歇時(shí)間。碾壓混凝土鋪筑厚度一般為0.3m，每澆筑5層后應(yīng)跳倉(cāng)澆筑，以減少相鄰倉(cāng)面的施工干擾 整個(gè)壩段最大高差不應(yīng)超過5m，相鄰壩段不應(yīng)超過1.5m。間歇時(shí)間的確定主要與降低水化熱溫升、混凝土的澆筑強(qiáng)度大小、倉(cāng)面拆立模及層面處理等因素有關(guān)，一般為3—7d。基礎(chǔ)約束區(qū)混凝土須在設(shè)計(jì)規(guī)定的間歇期內(nèi)連續(xù)均勻上升，不得出現(xiàn)“薄層、長(zhǎng)間歇’ 這種情況極易產(chǎn)生裂縫。巖灘工程在基礎(chǔ)約束范圍與老混凝土交界處采用薄層澆筑，澆筑厚度為1.5m，并布置防裂鋼筋網(wǎng)，脫離基礎(chǔ)或老混凝土約束影響之后，塊厚3m左右，上下層澆筑混凝土間歇時(shí)間為3-5d。

3.5夏季澆筑措施

除前述晚間澆筑白天停澆外，不必再采用其他重大措施，混凝土出機(jī)溫度只須較月平均氣溫低1℃-3℃即可。不必采用預(yù)冷，碾壓層面薄而面積大，輻射升溫和傳導(dǎo)升溫都極易抵消其預(yù)冷效果。鋪冷卻水管進(jìn)行一期冷卻更無必要

4 結(jié)語

碾壓混凝土溫度控制，涉及到設(shè)計(jì)、材料、施工、環(huán)境等諸多因素。為了控制裂縫，應(yīng)著重從控制溫升、延緩降溫速率、減少混凝土收縮、提高混凝土極限拉伸、改善約束程度等方面采取措施。本文介紹了碾壓混凝土壩溫控防裂的特點(diǎn)，分析了碾壓混凝土壩裂縫的分類和各類裂縫產(chǎn)生的原因，最終研究總結(jié)出了合理的溫控防裂措施。這些措施不是孤立的，而是相互聯(lián)系，相互制約的，必須結(jié)合實(shí)際，全面考慮合理采用，才能收到良好的效果。