大坝混凝土的温度控制与防裂新措施

沈振庭

【摘要】本文主要阐述了温度控制设计的基本要点以及混凝土特性对温度应力设计的几大影响，概括叙述了增强大坝抗裂能力的主要因素，并从体积变形来研究了温控的问题。其中，着重研究了混凝土筑坝技术、防裂的主要措施、基本特征、筑坝理论体系、防裂补偿原理等，并用实际案例简述了应用情况和效果。

【关键词】大坝混凝土；温控设计；防裂措施；温度应力

1、前言

大坝混凝土的裂缝及裂缝防治一直以来都是水电工程行业非常重视的重大技术问题。工程界的技术人员经过长期不懈的研究实验，提出了许多有效的温度控制防裂措施，并取得了不错的效果。在诸多的研究中，其中对混凝土新技术的研究，打破了人们对大坝混凝土传统的认识，开创了新的防裂途径。经过近30年来的工程应用和基础理论研究，混凝土技术已形成了一套完整的筑坝理论体系，并取得了显著的社会效益和技术经济成果。

当前，在工程建筑中，建筑的主要材料是钢筋混凝土，但混凝土在施工过程中是很容易出现施工裂缝的。其中，表面裂缝占很大的比重，表面裂缝在特定的条件下还会发展成为贯穿型裂缝，严重影响了建筑结构与其使用功能。因此，采用温度控制的方法进行防裂控制，不仅可以减少表面裂缝，还对建筑工程的质量与安全有很大的作用。这一点在大体积中的混凝土中尤为如此，温度的控制更具有重大意义，这是因为大体积的混凝土更容易出现裂缝，从而影响建筑物的整体结构，温度的变化对结构应力起着不可忽视的作用。

2、大坝混凝土温度控制防裂施工技术

大坝混凝土施工过程中，混凝土的温度控制严格遵照招标技术文件执行。对配合比优化、通水冷却、运输、混凝土原材料、拌和生产、入仓浇筑、覆盖保温及洒水养护等全过程进行质量监控，合理安排混凝土施工时间及浇筑顺序。

2.1 合理控制浇筑层层间间隔及厚度

大坝混凝土采用薄层短间歇均匀上升，河床坝段基础强约束区及度汛过渡的老混凝土浇筑分层厚度为1.5m，约束区以上浇筑层厚为3.0m，层间间隔时间控制在4～10天左右。

2.2 混凝土浇筑工艺与施工技术

充分利用高温季节中有利的浇筑时段，抓住早、晚和夜间温度相对较低的时机，抢阴雨时段，合理组织安排仓位砼浇筑。加快砼入仓速度，减少砼中转次数，以控制砼浇筑温度。一方面强调设备运行人员现场交接班制度，另一方面严格控制浇筑砼期间吃饭时间，保证仓内砼浇筑不停。改善混凝土的性能，增強抗裂能力，做好混凝土的养护工作，预防塑性凝缩、收缩、沉降收缩等在表面出现，施工过程中保量保质对混凝土防裂起着极为重要的作用，尤其是贯穿型温度裂缝，因此，混凝土的裂缝要以防范为主，治理为辅。

2.3 优化大坝混凝土配合比，设计提高混凝土抗裂能力

大坝混凝土开始浇筑前，安排充分的时间进行大坝混凝土施工配合比优化设计。选用中热42.5Mpa水泥，洛璜电厂粉煤灰和优质的高效缓凝减水剂，尽量多掺粉煤灰，减少混凝土水化热温升，提高混凝土抗裂能力，最大粉煤灰掺量达到30%。仓面砼加盖弹性聚氨酯保温被，采用彩条雨布和1.5cm厚的聚氨酯泡沫板做成保温被，在砼浇筑过程中随浇筑随覆盖，表面砼强度达到2.5MPa 后，取下保温被，进行下一层砼施工仓位准备。

2.4 加强混凝土表面保护

由于坝址气温骤降频繁，必须做好混凝土的表面保温工作，以减少内外温差，降低混凝土表面温度梯度，避免出现混凝土表面裂缝。主要措施包括：气温骤降期间，适当推迟拆模，尤其防止在傍晚气温下降时拆模；当日平均气温在2～3天内连续下降超过6℃时，28d龄期的混凝土表面（顶、侧面）覆盖塑料被进行表面保温保护；入冬后，将廊道及其它孔洞进出口进行封堵保护，以防冷风贯通产生混凝土表面裂缝。

2.5 通水冷却及表面散热

冷却水管采用直径2.5cm的黑铁管，在浇筑混凝土时埋入坝内。为使浇筑方便，水管埋设在每一个浇筑分层上面，也可根据需要埋设在浇筑层内。水管垂直和水平布置间距均为1.5～3.0m，具体根据施工进度安排及温控要求确定。单根水管长度控制在200～300m左右。水管进出口位置集中布置在坝外、廊道或竖井内，间距1m左右，对水管管口进行编号，且管口应妥当保护，以防堵塞。初期通水冷却能有效削减混凝土水化热温升峰值，根据混凝土施工温控要求，高温季节浇筑大体积混凝土时，冷却水管增加通制冷水（6～8℃）削减混凝土前期水化热温升，单回路流量不小于20～25L/min，通水历时15天左右，保证坝体混凝土最高温度在设计要求允许范围内。高温和较高温季节的混凝土浇筑完成后，人工对已浇筑混凝土进行不间断流水养护，保持仓面潮湿，使混凝土充分散热。

3、大坝混凝土的温度控制与防裂的具体措施

3.1 选择优质的混合材，例如粉煤灰，选择优质的引气、复合、高级碱水型的外加剂，尽量选择收缩小的混凝土和原材料配合比。

3.2 选择优质的水泥品种，首先应该选择具有微膨胀性能的低、中热水泥，外掺杂氧化镁水泥，使得混凝土可以产生膨胀性的自生体积变形。

3.3 增强混凝土的抗拉强度，现有设计中采用小试件的轴拉强度控制，实际上这是采用了相当于原级配大试件的弯拉强度，更符合坝体的实际承受力状态。

若工程人员认真全面地做到了以上几点要求，再加上精心的施工与设计，就能确保大坝混凝土的质量，避免危害性裂缝的出现与发展。

4、总结

总之，大坝混凝土的温度控制与防裂问题，是施工和设计的重要问题。根据相关资料以及材料特性进行设计计算后所得成果，是决定工程温度控制措施必不可少的条件。可以看出，掌握温度应力与温度的变化规律，对于进行合理的结构设计、确定层厚与分块、加快施工进度、简化温度控制措施、保障工程质量具有非常重大的意义。作者在此通过自己多年的时间与研究，提出了一些防裂措施，作为我国建筑业发展的参考。

参考文献：

[1] 冯莉莉，论水工混凝土温度裂缝的成因及预防措施[J]，中国科技投资，2013，（A35）：34

[2] 王教堂，水工混凝土温度裂缝的成因与防治初探[J]，中国化工贸易，2012，4（5）：248-24