水工温控防裂措施研究分析

摘 要：本文主要从温度控制的角度来探讨了在水工建筑物的施工中，对于施工裂缝的防治措施。文章从混凝土的配制性能、分缝分块的施工方式、坝体温度的控制、合理安排施工进度与施工顺序、通水冷却、合理养护等几个方面详细介绍了混凝土水工建筑的温控防裂措施。

关键词水工；温控防裂；抗裂性能；分缝分块；养护

中图分类号：TV 文献标识码：A

目前在我国的很多水工建筑工程的修建中，大都是以混凝土作为基本的建筑材料，这主要依赖于混凝土优质的性能和廉价的价格。但在经过施工调查之后发现，这些水工建筑大都出现了不同程度的裂缝病害，而裂缝又正是混凝土工程的主要质量通病，造成这一质量通病的因素是多方面的，若在施工中不能严格按照技术要求与有关规定规范作业，就极易出现裂缝现象。本文中主要从温度应力这方面对水工建筑的防裂措施进行了研究，提出了一些防治裂缝的方法建议，以供参考。

1 加强混凝土抗裂性能控制

一般来讲，引起混凝土产生裂缝的原因主要是因为混凝土在硬化凝固的过程中产生大量的水化热而形成的，因此若能在配制混凝土时能够降低混凝土的水化热性能就可以有效的控制混凝土裂缝的产生。这可以通过控制混凝土的原材料质量、混凝土配合比设计以及运输、浇筑养护等多方面来加强控制。一般在混凝土配制过程中，可以加入适当的膨胀剂、或减水剂来增大混凝土的抗裂性能。这是因为膨胀剂能够通过膨胀使混凝土的温度收缩得到一定补偿，而通过减水剂来减少混凝土内的含水量，从而减少因水泥水化反应放出的热量，实现一定的温控防裂作用。除此之外，混凝土还需要具备一定的极限拉伸率、强度等级以及施工均质性指标，只有很好的提高了混凝土的抗裂性能，才能更好的做好水工防裂工作。

2 分缝分块设计

一般在水工大坝的修建中，都会以永久性的横缝来将大坝分成几个坝段，而这些坝段的竖向施工缝设计则成为了控制裂缝产生的重要措施。而在进行大坝的分缝分块设计时，需要考虑到以下几方面因素：

2.1 温控条件。通仓浇筑的温差标准比柱状块严格，柱状块尺寸大的比尺寸小的温差标准严格，因而坝块尺寸越大，就需要配置规模更大和更有效的制冷设施，以满足温控防裂要求。另一方面通仓或大柱状块的基础约束区高度比一般柱状块为高，往往难以避免高温季节浇筑约束区混凝土，所以温控严格的部位多且难度较大。

2.2 分块形状与尺寸。理论分析和工程实践均表明，浇筑块绝对尺寸越大，长宽比越大对防裂越是不利。块体长边尺寸小于15m的柱状块，基本无需专门温控防裂措施。长边尺寸由15m增大到40m左右，温度应力随尺寸增加而增加，温控防裂措施也随之从严。至于长边尺寸达50m以上则与通仓相当。

对于结构形状突变处，实际上常用分缝和尽量缓解应力集中的措施来预防裂缝。块体长宽比宜控制在l～2范围，因为长宽比大于2.5往往对防裂不利。

2.3 施工条件。通仓和大柱状块要求施工机械化和施工管理水平较高，以便能连续、均 衡地浇筑混凝土，以利于防裂。而较小尺寸柱状块可适用于一般施工机械和施工水平。

2.4 结构措施。大坝结构一般采用通仓、灌浆纵缝或宽槽等分缝形式。电站结构形状较复杂，一股采用错缝为主的分缝形式。

3 控制坝体最高温度

控制坝体的最高温度也是一种较为有效的温度裂缝防治方法。尤其对于防治基础贯穿裂缝以及深层裂缝方面具有很显著的效果。一般控制坝体温度的方法主要有降低混凝土的浇筑入仓温度，减少水化热反应带来的温度上升。

3.1 降低混凝土的浇筑入仓温度。这种控制措施可以从控制混凝土的拌制温度、运输途中的温度控制以及仓面的温度回升控制等方面入手。在拌制混凝土时，可以采用温度较低的冰水来降低整个配料的温度，或者预冷骨料至一定温度，一般混凝土的出机温度都要控制在7～10℃之间，并在运输途中做好保温措施，严禁长时间将配制完成的混凝土暴露在空气中或阳光下。同时，在浇筑施工前要对混凝土的温度进行检测，以控制其入仓温度。并对仓面采取一定的保温措施，来减少混凝土浇筑时的温度回升率。

3.2 减少水化热带来的温度上升。要达到这一温度控制目的，需要在选择混凝土原材料就加大控制力度，选择水化热较低的硅盐酸水泥，优质的骨料级配，并适当的加入一定的粉煤灰和外加剂，并在浇筑时控制浇筑厚度，适当进行水冷却处理。

在混凝土浇筑温度与当时外界气温相近情况下，为较充分利由浇筑层顶面散热的有利因素，层厚可根据温控、浇筑能力、结构和立模等条件调整，夏季一般采用1～2m，春、秋、冬季可适当加厚。对大坝部位如层厚大于2m，除满足温控条件外还需对浇筑能力等进行论证。但对于基础约束区混凝土，在夏季混凝土浇筑温度远低于当时外界气温情况下，为减少外界气温对低温混凝土温度倒灌的不利影响，层厚不宜太薄，为满足最高温度控制也不宜太厚，采用1.5m为宜。初期通水是消减浇筑层水化热温升的措施之一。当层厚1.5-2m，夏季初期通冷水较不通水情况可降低最高温度1.5-2℃，一般通水10-15d，通水流量控制20L/min。

4 合理安排施工进度与施工工序

尽管我国目前在大坝修建上已经取得了较好的成就，但与国外一些国家相比，水利工程建设水平仍然存在一定差距。而究其根本原因，主要是因为我国在施工管理方面没有切实做好科学合理的规划管理。在混凝土大坝的施工中，合理的施工顺序与施工进度管理控制对于防止大坝产生裂缝是具有很大的指导意义的。

一般来讲，基础约束区混凝土在设计规定的间歇期内连续均匀上升，不得出现薄层长间歇。基础约束区混凝土宜在低温季节施工。脱离基础约束区基本作到短间歇、连续均匀上升。相邻坝块的高差宜控制不超过8～12m，相邻坝段高差也应基本上控制在这一范围。电站采用错缝施工，相邻块要均匀上升，为防止产生尖角裂缝，控制相邻块允许高差4～6m。施工中严禁采用台阶缝。为防止并缝失效，不仅要求并缝以下的分缝区域混凝土降至稳定温度，而且宜在低温季节浇筑位于老混凝土约束区范围内的并缝混凝土，并连续均匀上升。

5 中、后期通水冷却

中期通水是削减坝体内外温差，预防坝块产生表面或深层裂缝的有效措施之一。对于大坝、大型船闸的边墙、底板等大体积混凝土，计算分析和原型观测均表明在气温年变化影响下，将不同程度地存在坝体内外温差过大的问题，尤以混凝土浇筑后的第一个冬季为甚。为防止裂缝，应视不同结构部位与浇筑季节进行分析，在夏末秋初利用为接缝灌浆而埋设的冷却水管对坝体进行中期通水冷却。中期通水一般采用河水，通水历时为两个月左右，以坝体温度降至略高于年平均气温为准。

后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆温度的必要措施。一般采用通河水和通制冷水相结合的方案，以满足大坝分期分批冷却、灌浆的需要。

6 混凝土的合理养护

对混凝土进行合理充分的养护是混凝土施工中最后一个施工环节，也是非常关键的一个环节，若在这个环节中没有做好相应的养护工作，就有可能致使前期的温控防裂措施功归一篑。这是因为混凝土在凝固硬化的过程中是温度变化幅度最大一个环节，可以从低温升至高温，再从高温降至低温，因而在这个过程中若不能有效的对温度进行控制，则更易产生较大的温度应力，这对于混凝土的防裂来讲是极为不利的。因此，充分养护是保证混凝土强度等性能正常发展和防止干缩裂缝的重要措施。混凝土浇筑完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润。一般浇筑完毕后12～18h内即开始养护，养护时间视不同水泥品种和结构重要性有所区别，最少不少于14d，重要部位至少28d。

对于大坝的表面来讲，更应当做好相应的防裂措施。这是因为大坝表面作为暴露在空气中的主要坝体部分，其温度受外界气温影响很大，若温度骤降，则会使大坝表面出现裂缝，影响到坝体的表面结构整体性，因此，必须要严格控制和保护大坝的表面，做好养护防范工作。对于保温材料来讲，应选择保温效果好且便于施工和安全的材料。保温后混凝土表面等效放热系数需由计算分析确定，重要工程、重要结构部位、坝块尺寸大和气温年变化幅度大及气温骤降频繁者选择偏低值，反之选择偏高值。当日平均气温在2～3d内连续下降不小于6～8℃时，28d龄期内混凝土表面（顶、侧面）必须进行表面保护，顶面保护持续到上层混凝土上升时止。

结语

总之，在水利工程施工中，加强对混凝土在每个施工环节的温度控制，对于有效减少混凝土裂缝有着重要意义。无论是在原材料选配上、运输途中、浇筑阶段以及后期养护等任何一个环节，都可以通过一定的措施或方法来实现温度控制，这就要求施工设计人员在进行水利工程施工中，不断优化设计方案，提高施工技术水平，做好施工现场的管理与控制，加强对施工人员的管理与培训，全面控制混凝土的温度，防止水工建筑出现裂缝病害。

参考文献

[1]杨文贤.水工混凝土温控防裂措施研究进展[J].科技致富向导，2008（16）.

[2]孟云芳.粉煤灰橡胶粉改善混凝土抗裂性能研究[J].混凝土，2006（06）.