淺談水利水電工程大體積混凝土溫控措施

1.白麗萍 2.柳芳旭

1、中國水利水電第六工程局有限公司 2、中水電海外投資(昆明)有限公司

淺談水利水電工程大體積混凝土溫控措施

1.白麗萍 2.柳芳旭

1、中國水利水電第六工程局有限公司 2、中水電海外投資(昆明)有限公司

隨著水利水電工程施工現(xiàn)代化步伐的加快，大型施工機(jī)械的應(yīng)用越來越廣泛，大體積混凝土的優(yōu)勢日益凸顯。隨之而來的大體積混凝土溫度裂縫一直是困擾施工人員的主要問題，如何進(jìn)行混凝土的質(zhì)量控制和裂縫的預(yù)防處理已經(jīng)引起施工人員的高度重視。

大體積；混凝土；溫控；措施

前言：

大體積混凝土的施工質(zhì)量控制應(yīng)從原材料的質(zhì)量控制入手，直至混凝土的拌合、運(yùn)輸、入倉、平倉、振搗、養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)。

一、大體積混凝土裂縫成因

要根本解決混凝土裂縫問題，還需要其成因入手。正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產(chǎn)生的最有效的途徑。由于混凝土的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于抗拉強(qiáng)度，在溫度壓應(yīng)力作用下不致破壞混凝土，而當(dāng)受到溫度拉應(yīng)力作用時(shí)，常因抗拉強(qiáng)度不足而產(chǎn)生裂縫。

(一)混凝土的收縮

混凝土的收縮特性對(duì)其性能有很大影響。因?yàn)槭湛s極易產(chǎn)生微觀裂縫，而微觀裂縫是造成建筑物表面的變形、開裂甚至破壞的重要誘因。

(二)混凝土材料及配合比

配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)直接影響混凝土的抗拉強(qiáng)度。配合比不當(dāng)指水泥用量過大，水灰比大，含砂率不適當(dāng)，骨料種類不佳等，以上因素相互影響、相互制約。有資料顯示：用水量固定時(shí)，水泥用量增加造成混凝土收縮同比增加50%；水泥用量固定時(shí)，用水量增加造成混凝土強(qiáng)度同比降低200%，混凝土與鋼筋的粘結(jié)力降低100%。

1.粗、細(xì)骨料含泥量超標(biāo)、骨料顆粒級(jí)配不良或采取不恰當(dāng)?shù)拈g斷級(jí)配，容易造成混凝土收縮增大，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。

2.骨料針片含量越大、粒徑越細(xì)、混凝土單位水泥用量、用水量增多，收縮量增大。

3.混凝土外加劑、摻和料選擇不當(dāng)、或摻量不當(dāng)，增大混凝土收縮。

4.水泥等級(jí)越高、細(xì)度越細(xì)、混凝土越易開裂。

5.混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)越高，脆性越大、越易開裂。

(三)施工及現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)原因

1.現(xiàn)場澆搗混凝土?xí)r，振搗施工操作不規(guī)范，影響混凝土的密實(shí)性和均勻性。

2.現(xiàn)場混凝土溫度控制不到位，造成內(nèi)部熱量無法散出或內(nèi)外溫差過大。

3.現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)措施不規(guī)范、養(yǎng)護(hù)時(shí)間短，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)未保證混凝土表面持續(xù)保持濕潤，引起收縮裂縫。

4.現(xiàn)場模板拆除不當(dāng)或拆模過早。

二、大體積混凝土裂縫分類

大體積混凝土溫度裂縫有細(xì)微裂縫、表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。其中貫穿裂縫對(duì)壩的整體受力和防滲效果有重要影響。而表面裂縫一旦失控就有可能發(fā)展成為貫穿裂縫，且對(duì)壩體的耐久性有一定影響。

三、大體積混凝土裂縫危害

1.對(duì)建筑物強(qiáng)度、耐久性的影響：混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫后會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的受力尺寸減小，削弱結(jié)構(gòu)斷面承載能力。在受力不變的情況下，降低結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)漏水、滲水，降低混凝土的抗?jié)B性和抗凍性，縮短建筑物使用年限。

2.對(duì)建筑物使用功能的影響：例如造成大壩開裂滲漏水影響使用；又如降低有抗凍要求的混凝土的氣密性影響使用，甚至?xí){到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

3.對(duì)建筑物的的剛度的影響：裂縫使建筑物的剛度降低，撓度增大，對(duì)剛度較小的構(gòu)件，裂縫的擴(kuò)展會(huì)使得構(gòu)件提早開裂，加劇剛度變小進(jìn)程。

四、大體積混凝土溫控措施

(一)減少混凝土的發(fā)熱量

1.減少每立方米混凝土的水泥用量，主要措施有：

(1)根據(jù)壩體的應(yīng)力場及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求對(duì)壩體進(jìn)行分區(qū)，從而采用不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，而不是盲目追求高設(shè)計(jì)等級(jí)，減少混凝土發(fā)熱量的同時(shí)節(jié)約投資。

(2)采用低流態(tài)或無坍落度干硬性貧混凝土。例如碾壓混凝土拌合物VC值可按10～30s控制，在拌和過程中盡可能按下限標(biāo)準(zhǔn)控制。

(3)改善骨料級(jí)配，增大骨料粒徑，對(duì)少筋混凝土壩可埋設(shè)大塊石。

嚴(yán)格控制骨料的含泥量和針片含量，根據(jù)設(shè)計(jì)等級(jí)要求，盡可能采用大粒徑骨料，采用連續(xù)骨料級(jí)配。若采用間斷骨料級(jí)配，必須經(jīng)過嚴(yán)密論證。

(4)大量摻加粉煤灰，摻合料的用量可達(dá)水泥用量的25%～60%。

摻加粉煤灰可節(jié)約水泥，減少初期發(fā)熱量、增加后期強(qiáng)度、簡化溫控措施，降低工程成本。

(5)采用高效外加減水劑，不僅能節(jié)約水泥用量，降低28d齡期混凝土的發(fā)熱量，且能提高混凝土早期強(qiáng)度和極限拉伸值，從而提高混凝土性能、保證施工質(zhì)量、降低工程造價(jià)。

2.采用低發(fā)熱量的水泥。應(yīng)優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等，以適應(yīng)低熱性的要求。

(二)降低混凝土的入倉溫度

1.合理安排澆筑時(shí)間.在施工組織上進(jìn)行合理安排，高溫季節(jié)、高溫時(shí)段少澆，重要部位安排在低溫季節(jié)、低溫時(shí)段澆筑(例如基礎(chǔ)層)。

2.采用加冰或加冰水拌合。

3.對(duì)骨料進(jìn)行預(yù)冷。一般膠凝材料(水泥、粉煤灰等)不能預(yù)冷。

(三)加速混凝土散熱

1.采用自然散熱冷卻降溫。

(1)采用薄層澆筑以增加散熱面，并適當(dāng)延長間歇時(shí)間，利用層面散熱降溫。對(duì)于澆筑層頂面應(yīng)盡量縮短層間間歇，在下層頂面未出現(xiàn)拉應(yīng)力前就及時(shí)覆蓋新澆混凝土，防止表面開裂。

(2)在高溫季節(jié)，已采用預(yù)冷措施時(shí)，則可采用厚塊澆筑，防止因氣溫過高而熱量倒流，以保持預(yù)冷效果。

2.營造倉面低溫小氣候。例如廣西百色水利樞紐的大壩碾壓混凝土澆筑，采用倉面冷水噴霧的方法，降低倉面溫度。

3.在混凝土內(nèi)預(yù)埋水管通水冷卻。在混凝土內(nèi)預(yù)埋蛇形冷卻水管，通循環(huán)冷水進(jìn)行降溫冷卻。

(四)加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土澆筑后必須及時(shí)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)始終使混凝土表面保持濕潤，并采用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，保證混凝土強(qiáng)度迅速增長到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

五、結(jié)論

大體積混凝土裂縫的預(yù)防和控制是近些年新興起來的邊緣學(xué)科，要從設(shè)計(jì)、施工兩方面入手，優(yōu)化設(shè)計(jì)、預(yù)防為主；同時(shí)嚴(yán)格遵守施工規(guī)范、合理安排施工；加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)和防護(hù)，最大限度地避免大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生。

[1]《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL303-2004)；

[2]《水工混凝土施工規(guī)范》；

[3]《大體積混凝土溫度裂縫的控制》。