浅谈水利水电工程大体积混凝土温控措施

1.白丽萍 2.柳芳旭

1、中国水利水电第六工程局有限公司 2、中水电海外投资(昆明)有限公司

浅谈水利水电工程大体积混凝土温控措施

1.白丽萍 2.柳芳旭

1、中国水利水电第六工程局有限公司 2、中水电海外投资(昆明)有限公司

随着水利水电工程施工现代化步伐的加快，大型施工机械的应用越来越广泛，大体积混凝土的优势日益凸显。随之而来的大体积混凝土温度裂缝一直是困扰施工人员的主要问题，如何进行混凝土的质量控制和裂缝的预防处理已经引起施工人员的高度重视。

大体积；混凝土；温控；措施

前言：

大体积混凝土的施工质量控制应从原材料的质量控制入手，直至混凝土的拌合、运输、入仓、平仓、振捣、养护等各个环节。

一、大体积混凝土裂缝成因

要根本解决混凝土裂缝问题，还需要其成因入手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。由于混凝土的抗压强度远高于抗拉强度，在温度压应力作用下不致破坏混凝土，而当受到温度拉应力作用时，常因抗拉强度不足而产生裂缝。

(一)混凝土的收缩

混凝土的收缩特性对其性能有很大影响。因为收缩极易产生微观裂缝，而微观裂缝是造成建筑物表面的变形、开裂甚至破坏的重要诱因。

(二)混凝土材料及配合比

配合比设计不当直接影响混凝土的抗拉强度。配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳等，以上因素相互影响、相互制约。有资料显示：用水量固定时，水泥用量增加造成混凝土收缩同比增加50%；水泥用量固定时，用水量增加造成混凝土强度同比降低200%，混凝土与钢筋的粘结力降低100%。

1.粗、细骨料含泥量超标、骨料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩增大，诱导裂缝的产生。

2.骨料针片含量越大、粒径越细、混凝土单位水泥用量、用水量增多，收缩量增大。

3.混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，增大混凝土收缩。

4.水泥等级越高、细度越细、混凝土越易开裂。

5.混凝土设计强度等级越高，脆性越大、越易开裂。

(三)施工及现场养护原因

1.现场浇捣混凝土时，振捣施工操作不规范，影响混凝土的密实性和均匀性。

2.现场混凝土温度控制不到位，造成内部热量无法散出或内外温差过大。

3.现场养护措施不规范、养护时间短，养护期内未保证混凝土表面持续保持湿润，引起收缩裂缝。

4.现场模板拆除不当或拆模过早。

二、大体积混凝土裂缝分类

大体积混凝土温度裂缝有细微裂缝、表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。其中贯穿裂缝对坝的整体受力和防渗效果有重要影响。而表面裂缝一旦失控就有可能发展成为贯穿裂缝，且对坝体的耐久性有一定影响。

三、大体积混凝土裂缝危害

1.对建筑物强度、耐久性的影响：混凝土结构产生裂缝后会导致结构的受力尺寸减小，削弱结构断面承载能力。在受力不变的情况下，降低结构安全性和稳定性，容易出现漏水、渗水，降低混凝土的抗渗性和抗冻性，缩短建筑物使用年限。

2.对建筑物使用功能的影响：例如造成大坝开裂渗漏水影响使用；又如降低有抗冻要求的混凝土的气密性影响使用，甚至会威胁到人民的生命财产安全。

3.对建筑物的的刚度的影响：裂缝使建筑物的刚度降低，挠度增大，对刚度较小的构件，裂缝的扩展会使得构件提早开裂，加剧刚度变小进程。

四、大体积混凝土温控措施

(一)减少混凝土的发热量

1.减少每立方米混凝土的水泥用量，主要措施有：

(1)根据坝体的应力场及结构设计要求对坝体进行分区，从而采用不同强度等级的混凝土，而不是盲目追求高设计等级，减少混凝土发热量的同时节约投资。

(2)采用低流态或无坍落度干硬性贫混凝土。例如碾压混凝土拌合物VC值可按10～30s控制，在拌和过程中尽可能按下限标准控制。

(3)改善骨料级配，增大骨料粒径，对少筋混凝土坝可埋设大块石。

严格控制骨料的含泥量和针片含量，根据设计等级要求，尽可能采用大粒径骨料，采用连续骨料级配。若采用间断骨料级配，必须经过严密论证。

(4)大量掺加粉煤灰，掺合料的用量可达水泥用量的25%～60%。

掺加粉煤灰可节约水泥，减少初期发热量、增加后期强度、简化温控措施，降低工程成本。

(5)采用高效外加减水剂，不仅能节约水泥用量，降低28d龄期混凝土的发热量，且能提高混凝土早期强度和极限拉伸值，从而提高混凝土性能、保证施工质量、降低工程造价。

2.采用低发热量的水泥。应优先选用矿渣硅酸盐大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等，以适应低热性的要求。

(二)降低混凝土的入仓温度

1.合理安排浇筑时间.在施工组织上进行合理安排，高温季节、高温时段少浇，重要部位安排在低温季节、低温时段浇筑(例如基础层)。

2.采用加冰或加冰水拌合。

3.对骨料进行预冷。一般胶凝材料(水泥、粉煤灰等)不能预冷。

(三)加速混凝土散热

1.采用自然散热冷却降温。

(1)采用薄层浇筑以增加散热面，并适当延长间歇时间，利用层面散热降温。对于浇筑层顶面应尽量缩短层间间歇，在下层顶面未出现拉应力前就及时覆盖新浇混凝土，防止表面开裂。

(2)在高温季节，已采用预冷措施时，则可采用厚块浇筑，防止因气温过高而热量倒流，以保持预冷效果。

2.营造仓面低温小气候。例如广西百色水利枢纽的大坝碾压混凝土浇筑，采用仓面冷水喷雾的方法，降低仓面温度。

3.在混凝土内预埋水管通水冷却。在混凝土内预埋蛇形冷却水管，通循环冷水进行降温冷却。

(四)加强混凝土养护

大体积混凝土浇筑后必须及时养护，养护期内始终使混凝土表面保持湿润，并采用适当的防护措施，保证混凝土强度迅速增长到设计强度。

五、结论

大体积混凝土裂缝的预防和控制是近些年新兴起来的边缘学科，要从设计、施工两方面入手，优化设计、预防为主；同时严格遵守施工规范、合理安排施工；加强混凝土的养护和防护，最大限度地避免大体积混凝土裂缝的产生。

[1]《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004)；

[2]《水工混凝土施工规范》；

[3]《大体积混凝土温度裂缝的控制》。