水电站大坝砼浇筑裂缝控制研究

刘卫葛

摘 要：伴随着水利发电事业的快速发展，水电站建设的数量不断增多，规模不断扩大，在这种情况下，大体积大规模砼出现，并成为发展趋势。本文笔者主要针对水电站大坝砼浇筑裂缝控制相关情况进行探讨，首先分析裂缝出现的原因，然后提出针对性的解决措施和建议，旨在为相关从业人员做好水电站大坝砼浇筑裂缝控制工作提供参考建议，提高水电站大坝砼浇筑施工技术水平。

关键词：水电站；混凝土浇筑；裂缝；控制策略

改革开放以来，我国社会主义经济建设取得了伟大成就，人们生活和生产对电力资源的需求量不断增多，依赖性不断增强，水利发电由于其具有清洁无污染等优势得到快速发展，水电站建设项目不断增多，建设规模也不断扩大，对混凝土施工技术提出了更高的要求。但是，在大体积大规模砼的混凝土浇筑施工中，由于温度差等原因容易出现裂缝，严重降低了水电站项目建设的整体质量，使用性能也大大降低。因此，加强水电站大坝砼浇筑裂缝控制工作，并对出现的裂缝进行妥善处理至关重要。鉴于此，本文笔者对水电站大坝砼浇筑裂缝控制这一课题的研究具有重要的现实意义。

1 水电站大坝砼浇筑裂缝病害出现的原因分析

混凝土结构裂缝是大体积混凝土浇筑施工当中最常见的一种病害，出现裂缝的原因比较复杂，但是在混凝土浇筑到强度达到要求的过程中出现裂缝，其主要原因就是水泥水化热导致混凝土内外温差较大造成。对于大体积混凝土工程，由于混凝土用量多，截面大，在混凝土浇筑之后水泥会释放出大量水化热，导致混凝土的温度升高，但是由于混凝土工程体积比较大，导热性能较差，内外部散热速度不一样，混凝土内部热量无法充分散热，而外部散热比较快，在热胀冷缩原理下，中心混凝土的膨胀速度变快，这样以来中心部分和表面质点就会形成相互约束力，在混凝土表面的拉应力超过混凝土抗拉强度时表面就会产生裂缝[1]。大体积大规模砼裂缝出现的原因具体分析如下：

1.1 大体积混凝土结构的约束

在混凝土结构出现相对变形情况时，结构内部各质点以及结构之间都会产生约束，包括两种约束形式，即外约束和内约束。外约束主要是指外部因素，如地基土等对混凝土结构收缩或者膨胀产生的阻碍作用。内约束产生的原因是混凝土内部结构温度分布不均引起。由于混凝土结构体积比较大，内外部温度上升或下降无法实现同步，从而导致内外部之间出现相互约束的力量，即自约束和自约束应力，两种力相互作用最终导致混凝土结构出现裂缝。

1.2 温度效益影响

混凝土浇筑施工裂缝出现的主要原因就是混凝土机构内外部之间的温度差异过大。在某一时刻，混凝土机构内部和表面各点的温度状态被称为混凝土机构的温度分布。在混凝土浇筑过程中，由于各种因素的影响，结构内外部会处于不同的温度状态，影响混凝土结构温度分布情况的因素主要包括两个方面：（1）外部因素。混凝土结构表面朝向、方位等都会对其温度分布产生影响。在正午时分，混凝土结构表面温度最高，向阳面和背阳面出现最大温差。（2）内部因素。水泥是混凝土机构的主要原材料，这种原材料在水化时会释放大量的热量，被称为水化热，这些热量会导致混凝土结构温度急剧升高，而且随着混凝土结构厚度的不断增加，其内部热量散发到外部的时间不断延长，在混凝土结构表面温度突变时，内部温度变化存在明显滞后的情况，从而由于内外温差大导致出现相互拉应力，进而导致混凝土表面出现裂缝[2]。

2 水电站大坝砼浇筑裂缝控制措施

2.1 选择合适原材料

在水电站项目建设当中，选择合适的原材料是控制出现裂缝病害、提高工程建设质量的重要基础和条件。因此，施工建设当中一定要按照设计要求选择合适的原材料。（1）水泥选择标准：高强度、低水化热。选择高强度、低水化热的水泥可以降低水泥水化热，从而使混凝土的抗裂性能大大提高。在选择水泥时，需要进行水热化试验，只有在保证试验结果符合现行国家执行标准的情况下才能将水泥用于施工。（2）骨料选择标准：级配合理、导热性能好、线膨胀系数小。骨料符合上述标准会有效降低混凝土的温度应力，减少温度因素对施工质量的影响。在确定骨料粒径时，在保证符合要求的情况下尽量选择粒径较大的骨料。

2.2 优化混凝土配合比

混凝土配合比参数直接决定了混凝土的强度、流动性能等，因此优化混凝土配合比至关重要。对混凝土配合比优化时需要按照高性能混凝土配合比优化设计四功能准则，提高混泥土配合比选择的科学性，降低混凝土绝热升温，这样不仅可以有效防止发生裂缝病害，还可以节省水泥用量，提高工程建设的经济效益。还可以掺用混合材料，以减少用水量，提高混凝土抗裂性能。另外，可以通过采用添加外加剂手段来降低混凝土水热化发生速率。如果混凝土在泵送过程中过早凝结，混凝土的流动性能将会降低，浇筑施工中容易出现层间缝隙，从而导致混凝土整体性能、强度降低。因此在施工中，混凝土需要添加缓凝剂，这样主要是为了延缓混凝土凝结的时间，避免混凝土在泵送过程中凝结。另外，还可以在混凝土当中添加合适的膨胀剂，防止混凝土初始裂缝的出现[3]。

2.3 优化混凝土浇筑方式

混凝土浇筑方式对施工质量也具有重要的影响，因此需要不断优化混凝土浇减小大体积混泥土内外温度差异，提高混凝土抗裂性能。分块浇筑包括两种方法，即分层浇筑法和分段跳仓式浇筑法。如果工期时间比较充足，一般采用分层浇筑法，配合实施薄层浇筑技术，按照施工缝处理的原则对施工层结合处进行妥善处理。分层多次浇筑方法可以使混凝土内部的水化热充分散发，从而提高混凝土抗裂性能。对于混凝土厚度较大，并且工期比较紧张的工程，则不适合采用此方法。

2.4 适当降低混凝土浇筑温度

混凝土浇筑温度直接影响混凝土施工质量，因此在混凝土拌制、运输等过程中都需对混凝土温度进行控制，适当降低其温度，保证温度符合要求。（1）在天气比较炎热的下架，需要对搅拌场的原材料进行遮阳等降温处理。运输混凝土时需要采用混凝土搅拌运输车，并且需要根据工程量大小来安排运输车，保證运输车数量满足混凝土施工的要求。如果温度过高，可以采用水冷法和气冷法对骨料预冷，也可以加冰搅拌混凝土。（2）为了防止混凝土温度过高，混凝土浇筑施工时间需要安排在温度相对较低的夜间或者低温季节，但是对于必须在高温季节施工的工程，需要采取缩短混凝土运输时间、暴晒时间、浇筑仓内喷雾、添加遮阳措施等手段尽量减少混凝土温度回升幅度。对于泵送混凝土的运输管道，全过程都需要洒冷水降温或管道用保温材料包裹，以防止混凝土在运送过程中吸收过多的太阳辐射热量，从而保证混凝土入模温度符合要求。

3 结语

综上所述，水电站建设项目规模的不断扩大使大体积大规模砼增多成为一种必然趋势。在实际的工程建设当中，由于大体积混凝土的刚度比较大，一般不会出现强度方面的问题，但是混凝土浇筑过程中容易出现裂缝问题，这是影响水电站整体建设质量的重要原因。因此，明确裂缝出现的原因，并提出优化控制措施至关重要，本文对裂缝病害提出的控制措施主要包括加强原材料质量管理，优化混凝土配合比，选择科学的混凝土浇筑方式等，建设施工单位只有提高质量意识，加强各个方面的技术控制，才能防止裂缝病害出现，提高水电站建设质量和使用性能，实现“三个效益”的统一。

参考文献

[1]刘洪浩.水电站大坝砼浇筑裂缝控制研究[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（10）：441.

[2]张小强.曼维莱水电站砼浇筑裂缝控制研究[J].建筑工程技术与设计，2015，（31）：1088，1111.

[3]傅清潭，周秋景，张磊等.丹江口大坝加高对裂缝稳定性的影响研究[J].水利水电技术，2013，44（12）：29-34.