劉衛(wèi)葛：水電站大壩砼澆筑裂縫控制研究

劉衛(wèi)葛

摘 要：伴隨著水利發(fā)電事業(yè)的快速發(fā)展，水電站建設的數(shù)量不斷增多，規(guī)模不斷擴大，在這種情況下，大體積大規(guī)模砼出現(xiàn)，并成為發(fā)展趨勢。本文筆者主要針對水電站大壩砼澆筑裂縫控制相關情況進行探討，首先分析裂縫出現(xiàn)的原因，然后提出針對性的解決措施和建議，旨在為相關從業(yè)人員做好水電站大壩砼澆筑裂縫控制工作提供參考建議，提高水電站大壩砼澆筑施工技術水平。

關鍵詞：水電站；混凝土澆筑；裂縫；控制策略

改革開放以來，我國社會主義經(jīng)濟建設取得了偉大成就，人們生活和生產(chǎn)對電力資源的需求量不斷增多，依賴性不斷增強，水利發(fā)電由于其具有清潔無污染等優(yōu)勢得到快速發(fā)展，水電站建設項目不斷增多，建設規(guī)模也不斷擴大，對混凝土施工技術提出了更高的要求。但是，在大體積大規(guī)模砼的混凝土澆筑施工中，由于溫度差等原因容易出現(xiàn)裂縫，嚴重降低了水電站項目建設的整體質(zhì)量，使用性能也大大降低。因此，加強水電站大壩砼澆筑裂縫控制工作，并對出現(xiàn)的裂縫進行妥善處理至關重要。鑒于此，本文筆者對水電站大壩砼澆筑裂縫控制這一課題的研究具有重要的現(xiàn)實意義。

1 水電站大壩砼澆筑裂縫病害出現(xiàn)的原因分析

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是大體積混凝土澆筑施工當中最常見的一種病害，出現(xiàn)裂縫的原因比較復雜，但是在混凝土澆筑到強度達到要求的過程中出現(xiàn)裂縫，其主要原因就是水泥水化熱導致混凝土內(nèi)外溫差較大造成。對于大體積混凝土工程，由于混凝土用量多，截面大，在混凝土澆筑之后水泥會釋放出大量水化熱，導致混凝土的溫度升高，但是由于混凝土工程體積比較大，導熱性能較差，內(nèi)外部散熱速度不一樣，混凝土內(nèi)部熱量無法充分散熱，而外部散熱比較快，在熱脹冷縮原理下，中心混凝土的膨脹速度變快，這樣以來中心部分和表面質(zhì)點就會形成相互約束力，在混凝土表面的拉應力超過混凝土抗拉強度時表面就會產(chǎn)生裂縫[1]。大體積大規(guī)模砼裂縫出現(xiàn)的原因具體分析如下：

1.1 大體積混凝土結(jié)構(gòu)的約束

在混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)相對變形情況時，結(jié)構(gòu)內(nèi)部各質(zhì)點以及結(jié)構(gòu)之間都會產(chǎn)生約束，包括兩種約束形式，即外約束和內(nèi)約束。外約束主要是指外部因素，如地基土等對混凝土結(jié)構(gòu)收縮或者膨脹產(chǎn)生的阻礙作用。內(nèi)約束產(chǎn)生的原因是混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度分布不均引起。由于混凝土結(jié)構(gòu)體積比較大，內(nèi)外部溫度上升或下降無法實現(xiàn)同步，從而導致內(nèi)外部之間出現(xiàn)相互約束的力量，即自約束和自約束應力，兩種力相互作用最終導致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

1.2 溫度效益影響

混凝土澆筑施工裂縫出現(xiàn)的主要原因就是混凝土機構(gòu)內(nèi)外部之間的溫度差異過大。在某一時刻，混凝土機構(gòu)內(nèi)部和表面各點的溫度狀態(tài)被稱為混凝土機構(gòu)的溫度分布。在混凝土澆筑過程中，由于各種因素的影響，結(jié)構(gòu)內(nèi)外部會處于不同的溫度狀態(tài)，影響混凝土結(jié)構(gòu)溫度分布情況的因素主要包括兩個方面：（1）外部因素。混凝土結(jié)構(gòu)表面朝向、方位等都會對其溫度分布產(chǎn)生影響。在正午時分，混凝土結(jié)構(gòu)表面溫度最高，向陽面和背陽面出現(xiàn)最大溫差。（2）內(nèi)部因素。水泥是混凝土機構(gòu)的主要原材料，這種原材料在水化時會釋放大量的熱量，被稱為水化熱，這些熱量會導致混凝土結(jié)構(gòu)溫度急劇升高，而且隨著混凝土結(jié)構(gòu)厚度的不斷增加，其內(nèi)部熱量散發(fā)到外部的時間不斷延長，在混凝土結(jié)構(gòu)表面溫度突變時，內(nèi)部溫度變化存在明顯滯后的情況，從而由于內(nèi)外溫差大導致出現(xiàn)相互拉應力，進而導致混凝土表面出現(xiàn)裂縫[2]。

2 水電站大壩砼澆筑裂縫控制措施

2.1 選擇合適原材料

在水電站項目建設當中，選擇合適的原材料是控制出現(xiàn)裂縫病害、提高工程建設質(zhì)量的重要基礎和條件。因此，施工建設當中一定要按照設計要求選擇合適的原材料。（1）水泥選擇標準：高強度、低水化熱。選擇高強度、低水化熱的水泥可以降低水泥水化熱，從而使混凝土的抗裂性能大大提高。在選擇水泥時，需要進行水熱化試驗，只有在保證試驗結(jié)果符合現(xiàn)行國家執(zhí)行標準的情況下才能將水泥用于施工。（2）骨料選擇標準：級配合理、導熱性能好、線膨脹系數(shù)小。骨料符合上述標準會有效降低混凝土的溫度應力，減少溫度因素對施工質(zhì)量的影響。在確定骨料粒徑時，在保證符合要求的情況下盡量選擇粒徑較大的骨料。

2.2 優(yōu)化混凝土配合比

混凝土配合比參數(shù)直接決定了混凝土的強度、流動性能等，因此優(yōu)化混凝土配合比至關重要。對混凝土配合比優(yōu)化時需要按照高性能混凝土配合比優(yōu)化設計四功能準則，提高混泥土配合比選擇的科學性，降低混凝土絕熱升溫，這樣不僅可以有效防止發(fā)生裂縫病害，還可以節(jié)省水泥用量，提高工程建設的經(jīng)濟效益。還可以摻用混合材料，以減少用水量，提高混凝土抗裂性能。另外，可以通過采用添加外加劑手段來降低混凝土水熱化發(fā)生速率。如果混凝土在泵送過程中過早凝結(jié)，混凝土的流動性能將會降低，澆筑施工中容易出現(xiàn)層間縫隙，從而導致混凝土整體性能、強度降低。因此在施工中，混凝土需要添加緩凝劑，這樣主要是為了延緩混凝土凝結(jié)的時間，避免混凝土在泵送過程中凝結(jié)。另外，還可以在混凝土當中添加合適的膨脹劑，防止混凝土初始裂縫的出現(xiàn)[3]。

2.3 優(yōu)化混凝土澆筑方式

混凝土澆筑方式對施工質(zhì)量也具有重要的影響，因此需要不斷優(yōu)化混凝土澆減小大體積混泥土內(nèi)外溫度差異，提高混凝土抗裂性能。分塊澆筑包括兩種方法，即分層澆筑法和分段跳倉式澆筑法。如果工期時間比較充足，一般采用分層澆筑法，配合實施薄層澆筑技術，按照施工縫處理的原則對施工層結(jié)合處進行妥善處理。分層多次澆筑方法可以使混凝土內(nèi)部的水化熱充分散發(fā)，從而提高混凝土抗裂性能。對于混凝土厚度較大，并且工期比較緊張的工程，則不適合采用此方法。

2.4 適當降低混凝土澆筑溫度

混凝土澆筑溫度直接影響混凝土施工質(zhì)量，因此在混凝土拌制、運輸?shù)冗^程中都需對混凝土溫度進行控制，適當降低其溫度，保證溫度符合要求。（1）在天氣比較炎熱的下架，需要對攪拌場的原材料進行遮陽等降溫處理。運輸混凝土時需要采用混凝土攪拌運輸車，并且需要根據(jù)工程量大小來安排運輸車，保證運輸車數(shù)量滿足混凝土施工的要求。如果溫度過高，可以采用水冷法和氣冷法對骨料預冷，也可以加冰攪拌混凝土。（2）為了防止混凝土溫度過高，混凝土澆筑施工時間需要安排在溫度相對較低的夜間或者低溫季節(jié)，但是對于必須在高溫季節(jié)施工的工程，需要采取縮短混凝土運輸時間、暴曬時間、澆筑倉內(nèi)噴霧、添加遮陽措施等手段盡量減少混凝土溫度回升幅度。對于泵送混凝土的運輸管道，全過程都需要灑冷水降溫或管道用保溫材料包裹，以防止混凝土在運送過程中吸收過多的太陽輻射熱量，從而保證混凝土入模溫度符合要求。

3 結(jié)語

綜上所述，水電站建設項目規(guī)模的不斷擴大使大體積大規(guī)模砼增多成為一種必然趨勢。在實際的工程建設當中，由于大體積混凝土的剛度比較大，一般不會出現(xiàn)強度方面的問題，但是混凝土澆筑過程中容易出現(xiàn)裂縫問題，這是影響水電站整體建設質(zhì)量的重要原因。因此，明確裂縫出現(xiàn)的原因，并提出優(yōu)化控制措施至關重要，本文對裂縫病害提出的控制措施主要包括加強原材料質(zhì)量管理，優(yōu)化混凝土配合比，選擇科學的混凝土澆筑方式等，建設施工單位只有提高質(zhì)量意識，加強各個方面的技術控制，才能防止裂縫病害出現(xiàn)，提高水電站建設質(zhì)量和使用性能，實現(xiàn)“三個效益”的統(tǒng)一。

參考文獻

[1] 劉洪浩.水電站大壩砼澆筑裂縫控制研究[J].城市建設理論研究（電子版），2015，（10）：441.

[2] 張小強.曼維萊水電站砼澆筑裂縫控制研究[J].建筑工程技術與設計，2015，（31）：1088，1111.

[3] 傅清潭，周秋景，張磊等.丹江口大壩加高對裂縫穩(wěn)定性的影響研究[J].水利水電技術，2013，44（12）：29-34.