新疆吐魯番市煤窯溝水庫大壩混凝土面板溫度應力分析和溫度防裂研究

翟欽

摘 要：隨著新疆吐魯番市煤窯溝水庫大壩采用混凝土現澆面板防滲，而當地夏季晝夜溫差大，氣候干燥，大壩現澆混凝土面板出現了部分因溫度產生的裂痕，由此對大壩之后的蓄水能力以及運行維護有直接的影響，本文將分析大壩混凝土面板溫度裂縫并對因溫度產生的裂縫進行防裂。

關鍵詞：混凝土面板 溫度應力 溫度防裂

吐魯番市煤窯溝水庫工程是吐魯番地區世界銀行貸款節水灌溉項目的組成部分， 煤窯溝水庫擋水建筑物主要為攔河壩，由于水庫采用三面圍壩，壩軸線較長，全長3125m，其中河床段壩長495.9m。主壩壩面采用整體式混凝土防滲，副壩采用分離式混凝土面板防滲。

1.建設工程混凝土項目出現裂縫的原因

（1）混凝土的厚度不足夠

混凝土的厚度不足夠不能滿足建筑物的行車最基本的要求在如今的社會，越來越多的人追求混凝土強度，沒有最快只有更快，而建筑物的運輸也是同樣的追求，在混凝土強度滿足后減少次數成了大多數的目標，同樣數量的東西怎樣才能減少澆筑的厚度呢？溫度過高在混凝土澆筑的時候對嚴重的影響混凝土的凝結程度，尤其是在攪拌的過程中需要添加一些輔助材料加速混凝土的攪拌凝結速度，過高的溫度破壞混凝土結構，降低混凝土應力作用。

（2）混凝土溫差過大

我們對2號煤窯溝水庫大壩混凝土面板的溫度進行了檢測，發現該號煤窯溝水庫大壩混凝土面板溫度檢測時間為2015年8月26 日17：23：00至2015年09月23日 11：23：00。檢測時間點一共有334個，檢測溫度最大值 38°C，溫度最小值14.9°C，溫度平均值22.8°C。溫度報警上限為60.0°C，溫度報警下限-30.0°C，濕度最大值92.8%RH，濕度最小值13.8%RH，濕度平均值44.5%RH，濕度報警上限90%RH，濕度報警下限20%RH。

該號煤窯溝水庫大壩混凝土面板溫度相差23.1°C，平均溫度在20°C以上，溫度變化過快。通過檢測圖可以觀察到，該號濕度變化過大，大體積混凝土施工過程中，由于溫度的過快變化導致混凝土結構不合理，在大體積澆筑的情況下造成沉降不均勻的狀態。

3號煤窯溝水庫大壩混凝土面板溫度檢測時間為2015年9月30日18：44：41至2015年10月27日08：44：41。檢測時間點一共有320個。溫度最大值39.3°C，溫度最小值4°C，溫度平均值13.7°C，溫度報警上限60.0°C。溫度報警下限-30.0°C，濕度最大值93.9%RH，濕度最小值13.4%RH，濕度平均值38.8%RH，濕度報警上限90%RH，濕度報警下限20%RH。煤窯溝水庫大壩混凝土面板溫度相差35.3°C，溫度相差過大，濕度變化有規律。混凝土大體積澆筑的時候氣溫驟降導致混凝土內外層的溫差過大，溫度的應力越大，在高溫條件下混凝土沒有辦法很好的散熱導致混凝土的溫度過高，應力加大，直接造成混凝土出現破裂，要辦法保持混凝土的完整性。

由于新疆區域溫度變化較大，澆筑時間是在夏季，一般情況溫度超過35°C，混凝土在沒有辦法保持適度與溫度均衡的狀態下會加大混凝土的應力，直接導致混凝土面板出現破裂，造成施工出現問題。尤其是在澆筑時間過長，中午澆筑溫度在35°C以上，但是在晚上就在20°左右，溫差過大直接影響混凝土的形成與凝固，水分的蒸發延緩了混凝土的成型時間與硬度，造成混凝土應力加大，裂痕明顯。

（3）混凝土面板應力變化

該大壩澆筑時間為新疆夏季，新疆夏季氣溫過高，長期處于38℃以上，混凝土凝固時間較長，晝夜氣溫相差過大，導致混凝土面板承受的氣溫溫差較大，在長期溫度變化的前提下，混凝土面板應力隨著溫度偏差越大，面案應力值就相對越大。

在長期的氣溫不均的情況下，混凝土面板厚度產生溫度不均勻升降問題，導致混凝土面板出現應力脹縮，導致面板出現裂縫。

混凝土面板溫度持續變化時間較長，新疆夏季溫度過高，溫度應力作用時間也相對較長，在混凝土凝固時間上由于結構的變化導致大壩面板荷載能力與抗拉能力出現變化，每個混凝土面板溫度都有一個臨界點，當溫度超出臨界點時，應力沒有辦法發揮作用，直接造成面板出現裂縫。

2.混凝土澆筑時溫度控制措施

（1）混凝土在荷載下有了明確的防治措施，在溫縮的裂縫下同樣也要采取一定的防治措施，首先要正確的安排澆筑作業，使得澆筑作業能用連續進行減少窩工的情況，減少冷接縫，這就是正確的澆筑方案能一定的預防裂縫的產生，在預防中我們要用《混凝土項目澆筑及驗收規范》（GB50092）來要求，在具體問題具體分析再結合當時的情況比如說氣候和水文等條件再和選擇的水庫大壩等級來確定混凝土的類型，這樣可以減少或者使得混凝土面層溫度收縮裂縫消失。夏季溫度較高期間一般的混凝土結構不低于6°，所以需要確保混凝土澆筑的溫度，在混凝土進行攪拌的時候需要使用小石子、砂子等材料混合攪拌進行預熱，夏季中午太熱時就把混凝土澆筑安排在早晨8點到12點，中午溫度過高，一般處于休息時段，下午從5點在開始一直到晚上天黑的時候，由于新疆吐魯番特殊的天氣溫度與環境，白天與晚上溫差較大，夏季白天時長較長，所以新疆吐魯番混凝土澆筑時間跨度比較大，氣溫高，對于混凝土結構有很高的要求。

混凝土的混合材料應力和松弛趕不上溫度的增長，在溫度突然變化時，混凝土就是相對于的收縮而這收縮的混凝土強度，如果混凝土收縮程度大于項目所以材料混凝土面板承受的應力或者抗拉應力時，那么就超過了混凝土的極限超過了產生開裂的極限勁度，導致混凝土面板開裂。

一般的降溫在其范圍內，如果因為材料的限制或者在當地條件的不允許情況下，或者沒有優質的混凝土下，我們根據知識來采用可以聚合物或者使用一定量的添加劑來使得混凝土在高溫的情況有著更加穩定的性能和在低溫下同樣有著抗裂的性能。在對混凝土進行攪拌的過程中，每半個小時溫度就為上升1.5°左右，所以需要使用隔熱板對混凝土進行降溫處理。

為了防止大壩出現裂縫，新疆吐魯番市煤窯溝水庫大壩工程混凝土面板澆筑可以采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量，夏季澆筑時適當的減少澆筑厚度，盡快為面板散熱。

大壩是整體進行澆筑的，在澆筑時可以在混凝土面板下預埋水管，在澆筑之后盡快在水管中注入冷水，為混凝土面板內部進行散熱，但是在散熱過程中要注意的不能造成面板出現溫度急劇下降的情況，溫度變化過大也會導致溫度應力下降，降低大壩面板的荷載能力。

（2）新疆吐魯番市煤窯溝水庫大壩混凝土澆筑是屬于大體積澆筑，為了防止大壩混凝土面板出現裂縫，可以適當改善其約束條件。

在進行混凝土面板澆筑的時候，要將大體積面板進行規格劃分，合理的分割面板面積，適當的減小澆筑面積，從而達到降溫的作用。

基礎是整體澆筑的，在澆筑的時候要避免基礎過大導致澆筑規格起伏過大，在澆筑的時候要合理安排工期，不要說使用高差較大的澆筑方式，容易造成溫度應力變化，降低大壩的抗拉能力。

改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要，應特別注意避免產生貫穿裂縫，出現后要恢復其結構的整體性是十分困難的，因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發生為主。

（3）縱向的裂縫防治措施與橫向的防治措施大同小異，卻又有著不同注意點，在防治縱向裂縫上，因注意對于因為填土的時候沒有進行全方面的壓實而產生了縱向裂縫這就是原因，我們應該在澆筑中就必須，絕對的嚴格的安裝規要求澆筑，絕不能在填料中加腐殖土，淤泥跟一些容易被分解的東西，在確保壓實度滿足規范要求時我們就有著很好的防治措施使得有效的防治混凝土項目裂縫。

3.總結

在現代化建設的進程下，技術的創新以及質量的強力監督都是為了確保水庫大壩建設的進度以及水庫大壩建設的安全指數，在加大對技術的管理以及質量的監督都是在不斷的取得進步。在現代化的建設手段下，新疆吐魯番煤窯溝水庫大壩混凝土溫度應力與溫度防裂研究較為全面，在混凝土路面出現裂縫的情況時，結合實際的問題，積極采取有效措施，對于混凝土溫度應力與溫度防裂有效的防治手段。

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