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(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)以及混凝土特性對(duì)溫度應(yīng)力設(shè)計(jì)的幾大影響，概括敘述了增強(qiáng)大壩抗裂能力的主要因素，并從體積變形來(lái)研究了溫控的問(wèn)題。其中，著重研究了混凝土筑壩技術(shù)、防裂的主要措施、基本特征、筑壩理論體系、防裂補(bǔ)償原理等，并用實(shí)際案例簡(jiǎn)述了應(yīng)用情況和效果。

【關(guān)鍵詞】大壩混凝土；溫控設(shè)計(jì)；防裂措施；溫度應(yīng)力

1、前言

大壩混凝土的裂縫及裂縫防治一直以來(lái)都是水電工程行業(yè)非常重視的重大技術(shù)問(wèn)題。工程界的技術(shù)人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不懈的研究實(shí)驗(yàn)，提出了許多有效的溫度控制防裂措施，并取得了不錯(cuò)的效果。在諸多的研究中，其中對(duì)混凝土新技術(shù)的研究，打破了人們對(duì)大壩混凝土傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，開(kāi)創(chuàng)了新的防裂途徑。經(jīng)過(guò)近30年來(lái)的工程應(yīng)用和基礎(chǔ)理論研究，混凝土技術(shù)已形成了一套完整的筑壩理論體系，并取得了顯著的社會(huì)效益和技術(shù)經(jīng)濟(jì)成果。

當(dāng)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(guò)程中是很容易出現(xiàn)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(huì)發(fā)展成為貫穿型裂縫，嚴(yán)重影響了建筑結(jié)構(gòu)與其使用功能。因此，采用溫度控制的方法進(jìn)行防裂控制，不僅可以減少表面裂縫，還對(duì)建筑工程的質(zhì)量與安全有很大的作用。這一點(diǎn)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?yàn)榇篌w積的混凝土更容易出現(xiàn)裂縫，從而影響建筑物的整體結(jié)構(gòu)，溫度的變化對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)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(shù)

大壩混凝土施工過(guò)程中，混凝土的溫度控制嚴(yán)格遵照招標(biāo)技術(shù)文件執(zhí)行。對(duì)配合比優(yōu)化、通水冷卻、運(yùn)輸、混凝土原材料、拌和生產(chǎn)、入倉(cāng)澆筑、覆蓋保溫及灑水養(yǎng)護(hù)等全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，合理安排混凝土施工時(shí)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(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)及度汛過(guò)渡的老混凝土澆筑分層厚度為1.5m，約束區(qū)以上澆筑層厚為3.0m，層間間隔時(shí)間控制在4～10天左右。

2.2 混凝土澆筑工藝與施工技術(shù)

充分利用高溫季節(jié)中有利的澆筑時(shí)段，抓住早、晚和夜間溫度相對(duì)較低的時(shí)機(jī)，搶陰雨時(shí)段，合理組織安排倉(cāng)位砼澆筑。加快砼入倉(cāng)速度，減少砼中轉(zhuǎn)次數(shù)，以控制砼澆筑溫度。一方面強(qiáng)調(diào)設(shè)備運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)交接班制度，另一方面嚴(yán)格控制澆筑砼期間吃飯時(shí)間，保證倉(cāng)內(nèi)砼澆筑不停。改善混凝土的性能，增強(qiáng)抗裂能力，做好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，預(yù)防塑性凝縮、收縮、沉降收縮等在表面出現(xiàn)，施工過(guò)程中保量保質(zhì)對(duì)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(yōu)化大壩混凝土配合比，設(shè)計(jì)提高混凝土抗裂能力

大壩混凝土開(kāi)始澆筑前，安排充分的時(shí)間進(jìn)行大壩混凝土施工配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)。選用中熱42.5Mpa水泥，洛璜電廠粉煤灰和優(yōu)質(zhì)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(dá)到30%。倉(cāng)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(guò)程中隨澆筑隨覆蓋，表面砼強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa 后，取下保溫被，進(jìn)行下一層砼施工倉(cāng)位準(zhǔn)備。

2.4 加強(qiáng)混凝土表面保護(hù)

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(nèi)外溫差，降低混凝土表面溫度梯度，避免出現(xiàn)混凝土表面裂縫。主要措施包括：氣溫驟降期間，適當(dāng)推遲拆模，尤其防止在傍晚氣溫下降時(shí)拆模；當(dāng)日平均氣溫在2～3天內(nèi)連續(xù)下降超過(guò)6℃時(shí)，28d齡期的混凝土表面（頂、側(cè)面）覆蓋塑料被進(jìn)行表面保溫保護(hù)；入冬后，將廊道及其它孔洞進(jìn)出口進(jìn)行封堵保護(hù)，以防冷風(fēng)貫通產(chǎn)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?xí)r埋入壩內(nèi)。為使?jié)仓奖悖苈裨O(shè)在每一個(gè)澆筑分層上面，也可根據(jù)需要埋設(shè)在澆筑層內(nèi)。水管垂直和水平布置間距均為1.5～3.0m，具體根據(jù)施工進(jìn)度安排及溫控要求確定。單根水管長(zhǎng)度控制在200～300m左右。水管進(jìn)出口位置集中布置在壩外、廊道或豎井內(nèi)，間距1m左右，對(duì)水管管口進(jìn)行編號(hào)，且管口應(yīng)妥當(dāng)保護(hù)，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(jù)混凝土施工溫控要求，高溫季節(jié)澆筑大體積混凝土?xí)r，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(shí)15天左右，保證壩體混凝土最高溫度在設(shè)計(jì)要求允許范圍內(nèi)。高溫和較高溫季節(jié)的混凝土澆筑完成后，人工對(duì)已澆筑混凝土進(jìn)行不間斷流水養(yǎng)護(hù)，保持倉(cāng)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(yōu)質(zhì)的混合材，例如粉煤灰，選擇優(yōu)質(zhì)的引氣、復(fù)合、高級(jí)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(yōu)質(zhì)的水泥品種，首先應(yīng)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(chǎn)生膨脹性的自生體積變形。

3.3 增強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度，現(xiàn)有設(shè)計(jì)中采用小試件的軸拉強(qiáng)度控制，實(shí)際上這是采用了相當(dāng)于原級(jí)配大試件的彎拉強(qiáng)度，更符合壩體的實(shí)際承受力狀態(tài)。

若工程人員認(rèn)真全面地做到了以上幾點(diǎn)要求，再加上精心的施工與設(shè)計(jì)，就能確保大壩混凝土的質(zhì)量，避免危害性裂縫的出現(xiàn)與發(fā)展。

4、總結(jié)

總之，大壩混凝土的溫度控制與防裂問(wèn)題，是施工和設(shè)計(jì)的重要問(wèn)題。根據(jù)相關(guān)資料以及材料特性進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)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(yīng)力與溫度的變化規(guī)律，對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、確定層厚與分塊、加快施工進(jìn)度、簡(jiǎn)化溫度控制措施、保障工程質(zhì)量具有非常重大的意義。作者在此通過(guò)自己多年的時(shí)間與研究，提出了一些防裂措施，作為我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展的參考。

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