大壩混凝土的溫度控制與防裂新措施

沈振庭

【摘要】本文主要闡述了溫度控制設計的基本要點以及混凝土特性對溫度應力設計的幾大影響，概括敘述了增強大壩抗裂能力的主要因素，并從體積變形來研究了溫控的問題。其中，著重研究了混凝土筑壩技術、防裂的主要措施、基本特征、筑壩理論體系、防裂補償原理等，并用實際案例簡述了應用情況和效果。

【關鍵詞】大壩混凝土；溫控設計；防裂措施；溫度應力

1、前言

大壩混凝土的裂縫及裂縫防治一直以來都是水電工程行業非常重視的重大技術問題。工程界的技術人員經過長期不懈的研究實驗，提出了許多有效的溫度控制防裂措施，并取得了不錯的效果。在諸多的研究中，其中對混凝土新技術的研究，打破了人們對大壩混凝土傳統的認識，開創了新的防裂途徑。經過近30年來的工程應用和基礎理論研究，混凝土技術已形成了一套完整的筑壩理論體系，并取得了顯著的社會效益和技術經濟成果。

當前，在工程建筑中，建筑的主要材料是鋼筋混凝土，但混凝土在施工過程中是很容易出現施工裂縫的。其中，表面裂縫占很大的比重，表面裂縫在特定的條件下還會發展成為貫穿型裂縫，嚴重影響了建筑結構與其使用功能。因此，采用溫度控制的方法進行防裂控制，不僅可以減少表面裂縫，還對建筑工程的質量與安全有很大的作用。這一點在大體積中的混凝土中尤為如此，溫度的控制更具有重大意義，這是因為大體積的混凝土更容易出現裂縫，從而影響建筑物的整體結構，溫度的變化對結構應力起著不可忽視的作用。

2、大壩混凝土溫度控制防裂施工技術

大壩混凝土施工過程中，混凝土的溫度控制嚴格遵照招標技術文件執行。對配合比優化、通水冷卻、運輸、混凝土原材料、拌和生產、入倉澆筑、覆蓋保溫及灑水養護等全過程進行質量監控，合理安排混凝土施工時間及澆筑順序。

2.1 合理控制澆筑層層間間隔及厚度

大壩混凝土采用薄層短間歇均勻上升，河床壩段基礎強約束區及度汛過渡的老混凝土澆筑分層厚度為1.5m，約束區以上澆筑層厚為3.0m，層間間隔時間控制在4～10天左右。

2.2 混凝土澆筑工藝與施工技術

充分利用高溫季節中有利的澆筑時段，抓住早、晚和夜間溫度相對較低的時機，搶陰雨時段，合理組織安排倉位砼澆筑。加快砼入倉速度，減少砼中轉次數，以控制砼澆筑溫度。一方面強調設備運行人員現場交接班制度，另一方面嚴格控制澆筑砼期間吃飯時間，保證倉內砼澆筑不停。改善混凝土的性能，增強抗裂能力，做好混凝土的養護工作，預防塑性凝縮、收縮、沉降收縮等在表面出現，施工過程中保量保質對混凝土防裂起著極為重要的作用，尤其是貫穿型溫度裂縫，因此，混凝土的裂縫要以防范為主，治理為輔。

2.3 優化大壩混凝土配合比，設計提高混凝土抗裂能力

大壩混凝土開始澆筑前，安排充分的時間進行大壩混凝土施工配合比優化設計。選用中熱42.5Mpa水泥，洛璜電廠粉煤灰和優質的高效緩凝減水劑，盡量多摻粉煤灰，減少混凝土水化熱溫升，提高混凝土抗裂能力，最大粉煤灰摻量達到30%。倉面砼加蓋彈性聚氨酯保溫被，采用彩條雨布和1.5cm厚的聚氨酯泡沫板做成保溫被，在砼澆筑過程中隨澆筑隨覆蓋，表面砼強度達到2.5MPa 后，取下保溫被，進行下一層砼施工倉位準備。

2.4 加強混凝土表面保護

由于壩址氣溫驟降頻繁，必須做好混凝土的表面保溫工作，以減少內外溫差，降低混凝土表面溫度梯度，避免出現混凝土表面裂縫。主要措施包括：氣溫驟降期間，適當推遲拆模，尤其防止在傍晚氣溫下降時拆模；當日平均氣溫在2～3天內連續下降超過6℃時，28d齡期的混凝土表面（頂、側面）覆蓋塑料被進行表面保溫保護；入冬后，將廊道及其它孔洞進出口進行封堵保護，以防冷風貫通產生混凝土表面裂縫。

2.5 通水冷卻及表面散熱

冷卻水管采用直徑2.5cm的黑鐵管，在澆筑混凝土時埋入壩內。為使澆筑方便，水管埋設在每一個澆筑分層上面，也可根據需要埋設在澆筑層內。水管垂直和水平布置間距均為1.5～3.0m，具體根據施工進度安排及溫控要求確定。單根水管長度控制在200～300m左右。水管進出口位置集中布置在壩外、廊道或豎井內，間距1m左右，對水管管口進行編號，且管口應妥當保護，以防堵塞。初期通水冷卻能有效削減混凝土水化熱溫升峰值，根據混凝土施工溫控要求，高溫季節澆筑大體積混凝土時，冷卻水管增加通制冷水（6～8℃）削減混凝土前期水化熱溫升，單回路流量不小于20～25L/min，通水歷時15天左右，保證壩體混凝土最高溫度在設計要求允許范圍內。高溫和較高溫季節的混凝土澆筑完成后，人工對已澆筑混凝土進行不間斷流水養護，保持倉面潮濕，使混凝土充分散熱。

3、大壩混凝土的溫度控制與防裂的具體措施

3.1 選擇優質的混合材，例如粉煤灰，選擇優質的引氣、復合、高級堿水型的外加劑，盡量選擇收縮小的混凝土和原材料配合比。

3.2 選擇優質的水泥品種，首先應該選擇具有微膨脹性能的低、中熱水泥，外摻雜氧化鎂水泥，使得混凝土可以產生膨脹性的自生體積變形。

3.3 增強混凝土的抗拉強度，現有設計中采用小試件的軸拉強度控制，實際上這是采用了相當于原級配大試件的彎拉強度，更符合壩體的實際承受力狀態。

若工程人員認真全面地做到了以上幾點要求，再加上精心的施工與設計，就能確保大壩混凝土的質量，避免危害性裂縫的出現與發展。

4、總結

總之，大壩混凝土的溫度控制與防裂問題，是施工和設計的重要問題。根據相關資料以及材料特性進行設計計算后所得成果，是決定工程溫度控制措施必不可少的條件。可以看出，掌握溫度應力與溫度的變化規律，對于進行合理的結構設計、確定層厚與分塊、加快施工進度、簡化溫度控制措施、保障工程質量具有非常重大的意義。作者在此通過自己多年的時間與研究，提出了一些防裂措施，作為我國建筑業發展的參考。

參考文獻：

[1] 馮莉莉，論水工混凝土溫度裂縫的成因及預防措施[J]，中國科技投資，2013，（A35）：34

[2] 王教堂，水工混凝土溫度裂縫的成因與防治初探[J]，中國化工貿易，2012，4（5）：248-24