1、<p>　　下屯水電站大壩大體積混凝土的溫度控制與防裂</p><p>　　摘要：大體積混凝土裂縫及其防治一直是水電工程界十分關注的重大技術問題，在大壩混凝土澆筑過程中，溫度應力及溫度控制具有十分重要的意義。熱而，不管采取什么措施，都會產生裂縫，不僅影響美觀，而且影響結構的耐久性。本文敘述了大壩大體積混凝土施工中溫控的基本要點及溫度裂縫產生的原因以及控制裂紋所采取的措施，進一步總結了大體積混凝土溫度控制

2、的施工經驗，并給出了施工現場裂紋控制的一些建議。 </p><p>　　關鍵詞：大壩；大體積混凝土；溫度控制；防裂措施 </p><p>　　中圖分類號：TU37 文獻標識碼： A </p><p><b>　　1工程概況 </b></p><p>　　貴州盤縣下屯水電站位于珠江流域西江水系南盤江的一級支流馬別河上，在馬

3、別河梯級開發(fā)中的樓下河電站的下游，距樓下河電站約5Km，工程以發(fā)電為主、兼防洪和旅游觀光等綜合經濟效益，大壩設計為拋物線雙曲拱壩，下屯水電站水庫總庫容970萬m3，正常蓄水位1173.00m，相應庫容814萬m3；死水位1167m，死庫容596萬m3；有效庫容245萬m3。電站裝機容量20MW，正常尾水位1123.90m。本工程為Ⅳ等?。?）型。 </p><p>　　下屯水電站設計為曲拱壩，壩底寬16m，壩頂寬

4、5m，長度197m，壩底高程1110m，壩頂高程1177.0m，設計壩高67.0m；壩體設計混凝土等級C9020，設計齡期90d，合計混凝土為量為67580m3 ，由C20外摻MgO微膨脹混凝土， 由于工期比較緊張，為了加快施工進度，每次澆筑混凝土高度為3m，臺階法分層澆筑，每層厚度50cm，澆注混凝土采用減低混凝土水化熱等降溫措施，從目前澆注的混凝土拆模后檢查未出現可見溫度裂紋和干縮裂紋。 </p><p>　

5、　2 大體積混凝土溫度裂紋原因分析 </p><p>　　混凝土壩的溫度控制是混凝土壩設計中的重要問題，對于保證混凝土壩工程的質量、加快施工進度等方面，起到關鍵性作用。在混凝土溫度控制設計中，一般以基礎溫差的設計為重點，以單獨澆注塊的溫度應力為理論基礎，在限制應力或應變的條件下估算允許溫差。實踐表明，澆注塊的分塊尺寸越小，應力越小，基礎允許溫差就越大。 </p><p>　　大體積混凝土結

6、構，混凝土澆筑后，水泥的水化熱很大，由于混凝土體積大，要產生大量的水化熱，混凝土溫度升高，而混凝土表面則散熱較快，這樣形成較大的溫度差，引起較大的表面拉應力而超過混凝土極限抗壓強度，就會在混凝土表面產生表面裂縫。 </p><p>　　3大體積混凝土溫度裂紋控制措施 </p><p>　　對大壩混凝土的溫度控制，最關鍵的是要掌握混凝土的溫度變化規(guī)律和將溫度應力控制在混凝土允許范圍內。在施工

7、過程中，混凝土溫度場及應力場的變化過程是相當復雜的。在設計、施工過程中，需要考慮混凝土的彈性模量、線脹系數、徐變、抗壓強度、極性拉伸值、熱力學指標、溫度等因素，在大壩施工前，依據以往的經驗，我們擬出了許多方案和措施，包括優(yōu)化配合比減少水泥用量，外摻MgO，預防溫度裂紋的保溫，預防干縮裂紋的保濕，降低混凝土內部最高溫度采用冷卻水管，優(yōu)化施工工藝等。為進一步總結大體積混凝土溫度控制施工經驗，現參考現場施工進展分析大體積混凝土施工中的裂紋控制

8、的主要措施。 </p><p>　　3.1 控制水泥水化熱溫度 </p><p>　　作為大體積混凝土必須從減少水化熱來考慮配合比，水泥水化過程是放熱的過程，要降低混凝土的絕熱溫升須從以下幾個方面入手：選用低熱或中熱水泥（如礦渣水泥、火山灰質水泥或粉煤灰水泥）配制混凝土；為此，我們選用了貴州興義榮盛集團P.O42.5級低堿普硅水泥，水泥中嚴格控制C3A含量小于6%，堿含量小于0.6%。粗骨

9、料選用三級配的碎石，細骨料選用中粗砂，施工中嚴格控制粗細骨料的含泥量＜1%，以提高混凝土的勻質性，增加抗裂能力。摻入I級粉煤灰，替代部分水泥用量，改善了混凝土的和易性，同時摻入一定量的高效聚羧酸減水劑，降低水膠比，減少拌和絕對用水量，同時推遲了混凝土溫度蜂值出現的時間，相應地提高了混凝土同齡期的容許拉應力。利用混凝土后期（90天、180天）強度，降低水泥用量；在基礎內部預埋冷卻水管，通入循環(huán)冷卻水，降低混凝土水化熱溫度；在厚大無筋或稀筋

10、的厚大混凝土中，摻加20%以下的塊石吸熱，并節(jié)省混凝土。 </p><p>　　經過多次試配，優(yōu)選混凝土配合比及主要性能指標如下表： </p><p>　　表5.3大壩混凝土配合比 </p><p>　　3.2 降低混凝土澆灌入模溫度 </p><p>　　降低混凝土澆筑入模溫度可以從以下幾個方面入手：避開熱天選擇較低溫季節(jié)澆筑混凝土：對現澆

11、量不大的塊體，安排在下午3時以后或夜間澆筑；夏季采用低溫水或冰水拌制混凝土，對骨料噴冷水霧或冷氣進行預冷，或對骨料進行護蓋或設置遮陽裝置，運輸工具加蓋防止日曬，降低混凝土拌和物溫度；摻加緩凝型減水劑。采取薄層澆灌，每層厚20～30cm，減緩澆筑強度，利用澆筑面散熱。 </p><p>　　3.3 混凝土的保溫、保濕養(yǎng)護 </p><p>　　混凝土的保溫養(yǎng)護的主要目的是減少混凝土表面的熱擴

12、散，降低混凝土結構表面溫度梯度，防止產生表面裂紋；保濕養(yǎng)護的主要目的是防止混凝土表面出現收縮裂紋。 </p><p>　　我們在混凝土澆筑前用兩層土工布外加兩層草袋將側面模板覆蓋，降低混凝土的內外溫差，起到良好的保溫效果。在大壩每一層混凝土施工完畢后，立即用一層土工布外加一層草袋覆蓋；并堅持在草袋表面灑水保濕，使表面覆蓋層始終處于濕潤狀態(tài)，但不使土工布和草袋處于飽水狀態(tài)，以免失去保溫作用。 </p>

13、<p><b>　　4 防裂新技術 </b></p><p>　　近30年來，隨著科學技術的進步與工程實踐經驗的積累，通過多種途徑，采取綜合性措施來解決大壩混凝土的抗裂問題。其中氧化鎂新材料和MgO水泥混凝土筑壩新技術的出現，打破了人們的傳統認識，提出了筑壩新理論和筑壩新技術。據此，既可實現快速施工又大大拓寬和完善了水工混凝土筑壩防裂技術。實踐證明，MgO混凝土筑壩技術是大體積混

14、凝土施工的革命，是國內外筑壩技術的重大創(chuàng)新和突破。 </p><p>　　在大混凝土中內中摻入適量的特制的輕燒MgO，利用MgO水化所釋放的化學能轉變?yōu)闄C械能，使混凝土產生自生體積膨脹，抵消其在溫降過程中的體積收縮；也就是利用其獨特的具有延遲性的、不可逆變形及長期穩(wěn)定的微膨脹性能來補償大壩混凝土在溫降時的體積收縮和溫度變形。更確切地說，就是利用MgO混凝土的限制膨脹來補償混凝土的限制收縮，達到防裂目的。若輔以其它

15、適當的綜合性措施，可以取代傳統的溫控措施，如混凝土拱壩需分橫縫，薄層、長間歇澆筑，預埋冷卻水管冷卻等施工工藝，實施通倉連續(xù)施工，大大加快了筑壩速度，從而實現了工程界長期希望達到的快速施工的目標，并且都取得了預期效果。 </p><p><b>　　5 結束語 </b></p><p>　　大體積混凝土的體積變形，主要來自水泥的水化熱溫升，混凝土在硬化過程中使自身溫度升

16、高，又在環(huán)境溫度作用下逐漸下降，直至達到穩(wěn)定。由于混凝土導溫系數小，又受邊界的影響，相對于初始溫度，在大體積混凝土內部各點的溫度不同，存在整體降溫及非線性溫度場，既受外部約束又有內部約束，因而產生溫度應力。通過計算分析，當上述溫度應力超過混凝土的抗拉強度，將導致裂紋的產生。所以在施工過程中應采取措施： </p><p>　　① 在滿足設計強度的前提下，盡可能采用低標號混凝土。 </p><p&

17、gt;　?、?選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥，為減少水泥用量，施工中可加入適量的粉煤灰以改善混凝土和易性、降低溫升、減小收縮具有良好的效果，從而提高其抗裂性。 </p><p>　?、?混凝土配合比設計加入高效減水劑，降低每方混凝土的絕對用水量。 </p><p>　?、艹浞掷玫蜏丶竟?jié)施工、降低混凝土的入模溫度、分層澆筑和預埋水管通水冷卻，能有效地降低溫凝土內部的溫度峰值。 </p&

18、gt;<p>　?、菔┕ぶ胁捎煤侠淼氖┕すに嚕谑┕で皯獪蕚渫晟频氖┕し桨讣殑t、充分的原材料、合理的人員和設備配置。 </p><p>　　⑥混凝土內部溫度達到峰值后，降溫階段最容易出現裂紋，加強表面的保溫蓄熱養(yǎng)護，減緩氣溫驟降的沖擊，減小表面的降溫速度和溫度梯度，可以達到降低內外溫差的目的。 </p><p>　?、咄瑫r，可考慮承臺的配筋除應滿足承載力及構造要求外，還結合大

19、體積混凝土的施工方法增配承受因水泥水化熱引起的溫度應力及控制溫度裂紋開展的鋼筋，以利用構造鋼筋有利控制裂紋。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 王鐵夢編著．建筑物的裂縫控制{M}．上海；上海科技出版社，1987 </p><p>　　[2] 龔召熊．水工混凝土的溫控與防裂{M}．北京；中國水利水電出