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摘要：某水库枢纽工程为抛物线薄壁混凝土双曲拱坝，为确保碾压混凝土施工质量，除满足设计强度、抗渗、抗冻等级外，在施工期需严格控制混凝土凝固过程中水化热引起的内外温差，防止温度应力造成混凝土裂缝。项目在施工期采取了一些技术措施进行温度控制，通过一系列措施使碾压混凝土温度应力裂缝得到了很好的控制。
关键词：碾压混凝土;温度应力裂缝控制
1 温度控制的目的
水工混凝土结构应用广泛，混凝土裂缝的出現会导致混凝土结构的强度、安全性和耐久性显著降低。为确保混凝土施工质量和强度等级，高温季节正常施工的连续性，控制碾压混凝土在凝固过程中水化热引起的内外温差，防止因温度应力造成混凝土裂缝是施工中有待解决的关键性问题。
2 混凝土温度裂缝的成因
碾压混凝土受施工环境、边界约束、水化热、混凝土质量、混凝土性能指标、施工管理水平等因素影响均可产生裂缝，但究其主要原因则是混凝土在受约束条件下，温度拉应力超过了混凝土的允许变形能力。根据温度应力（（1）自生应力。边界无约束或者完全静止的结构，结构本身互相约束产生的应力;（2）约束应力。结构的部分或者全部边界受到外界的约束，不能自由变形产生的应力。）从宏观角度分析碾压混凝土大坝开裂主要分为以下几类：（1）表面裂缝产生是因为表面混凝土比内部混凝土降温较快，坝体内部和外部的变形不同产生约束差引起的;（2）坝面裂缝施工期因表面干缩、水平施工缝层间结合强度低。运行期间因年度气温变幅的气温骤升骤降，导致裂缝产生;（3）贯穿裂缝主要是大坝在施工期坝体最高温度下降到稳定温度，体积收缩变形受到边界影响产生的。
3 混凝土温度裂缝的防控措施
3.1 优化配合比
混凝土中水和水泥的化学反应产生大量水化热，水化热是产生温度变化和温度应力的主要原因，导致混凝土内外温差过大，易引起混凝土裂缝。所以在混凝土配合比掺配过程中应合理选择水泥品种和用量。合理地选择骨料、外加剂、掺合料，在满足设计要求下减少胶凝材料用量，掺拌具有较强的抗裂强度的混凝土配合比，是减少水泥水化热的主要因数。
3.2 降低混凝土入仓温度
碾压混凝土温差标准主要分为：基础容许温差、上下层允许温差、混凝土内外温差。根据《碾压混凝土坝设计规范（SL314—2004）》、某水库枢纽工程碾压混凝土施工浇筑块最大边长，参照碾压混凝土坝基础允许温差。按碾压混凝土极限拉伸0.7×10-4折算，建议碾压混凝土坝基础允许温差△T如表2所示。能确定洞河水库大体积混凝土基础强约束区混凝土容许温差为14.5～12℃，弱约束区容许温差为16.5～14.5℃。基础强约束区和弱约束区稳定温度为13.5℃左右。因此，本项目强约束区允许最高温度分别为27.5℃和29.5℃。碾压混凝土施工时，当下层混凝土龄期超过28 d，其上层混凝土应控制上下层温差。上下层容许温差是指在成型混凝土上面（龄期超过28 d）上下各L/4范围内，上层混凝土最高平均温度与混凝土开始浇筑时下层实际温度之差，允许温差为17℃。同时，浇筑成型的混凝土内外温差经计算，本项目成型混凝土内外温差需控制在23℃以内。
故降低混凝土入仓口温度满足设计基础容许温差、上下层允许温差、混凝土内外温差是避免混凝土开裂的一项重要因素。在混凝土开仓前，首先对细骨料、粗骨料的储存仓的四周，混凝土搅拌站料斗、储水箱、皮带运输机、拌合站等整个拌和生产线采用遮阳棚、防晒网，防止阳光直射，减少阳光直射造成的骨料升温。同时，要求石料供应商在高温季节时段对砂石料场的粗骨料进行覆盖和喷淋降温，同步将砂石料拉运时间调整为夜间低温时段，在开仓前先堆满砂石骨料料仓，并用挖机翻甩加高料堆，预防骨料仓骨料内部温度上升。料仓采用喷雾炮覆盖粗骨料进行降温，在料堆上部空间形成水雾层，对骨料起到隔热保温作用，确保在外部温度上升不会导致骨料温度的上升。在拌合站出机口加装冰块风机对在拌和机下方接料的自卸汽车内的拌合用混凝土进行降温。其次混凝土拌合水抽取河道内深水坑采集地下冷水作为混凝土拌和水，用双层聚苯乙烯泡沫板对水罐进行保温。储水罐温度上升的情况下，在拌和水中加碎冰进行拌和用水水温调节，确保出机口拌制的混凝土温度不大于碾压混凝土坝基础允许温差△T、上下层允许温差。
3.3 合理安排仓面的浇筑层厚度
对于碾压混凝土，浇筑层越薄，通过层面散失的热量越多，温升就越小。在采用预冷骨料时，混凝土浇筑温度低于气温，这时热量通过浇筑层面倒灌，混凝土温度将回升，浇筑层越薄，回升越严重，从温度控制角度考虑，浇筑层厚度应使浇筑总升温Tm=Tt+T1最小，Tt为水化热温升，T1为温度回升。
3.4 合理安排施工时段
对于高温季节来说，碾压混凝土层面间隔时间过长容易引起质量问题，其他季节不会发生质量问题，其实不然。碾压混凝土层面凝固时间，受外界环境影响，混凝土表面水分蒸发、表层水泥浆脱水、干硬、凝固，这些情况不仅仅会发生在炎热的夏季，在其他季节强辐射天气也会造成相应质量问题。所以，在碾压混凝土浇筑前必须查清施工时段的天气情况，及时做好处理措施，在施工工期允许的情况下，安排夜间施工，白班施工时段在施工完成的碾压混凝土表面覆盖保温被并加强内部冷却通水养护。
3.5 碾压混凝土的快速施工
考虑施工进度、质量、安全，一般碾压混凝土大坝施工均安排在冬春枯水季节，便于导流、外界环境温度适宜。但若不能在一个枯水期完工时，大坝且具有一定导流能力时，不宜停止施工，因为停工复工间隔时间长，新老混凝土表面约束应力大，易产生裂缝。故加快浇筑速度，缩短层间间隔时间，不用太多考虑层面散热问题。因碾压混凝土水化热远远低于常态混凝土，只要做好相应降温措施，则快速施工也是防止混凝土表面约束应力产生导致裂缝产生的一种办法。
3.6 小环境气候的创造和施工机械合理地调配
在混凝土浇筑前，用地下水浸润仓面，降低仓面初始温度，仓面搭设遮阳网棚，避免混凝土在入仓前阳光直射，造成混凝土温度升高。并安排喷雾人员进行仓面喷雾，降低浇筑过程中的仓面温度，改变仓面小环境，增加仓内湿度，减小VC值损失，减少混凝土在浇筑过程中的温升。碾压混凝土施工中及时沟通拌合站，合理调配碾压混凝土运输车数量，缩短混凝土运输时间，避免混凝土在仓外停留时间过长导致温度升高，并对自卸汽车和混凝土罐车进行遮盖洒水进行保温避免外界温度升高后导致混凝土温度升高;仓面合理安排机械设备，加快混凝土层面的覆盖速度和平仓振捣速度，做到不堆料、压料，提高混凝土浇筑强度。
3.7 混凝土浇筑后温度控制措施
大坝混凝土冷却水宜采用冷却水降温，当冷却水管上层混凝土覆盖完成后开始通水。管路中水的流速可控制在0.6 m/s左右，管中水流方向应每24 h调换一次。在通水冷却过程中，通过混凝土中埋设的安全检测仪器对应对每个浇筑块混凝土的温度进行全过程的跟踪，建立温度—时间过程线，控制混凝土每天降温不超过1℃，避免因降温过快过大，产生混凝土内部温度应力，造成混凝土裂缝。
4 结语
本文通过对已完成碾压混凝土施工的某水库枢纽工程温度控制与裂缝资料分析，总结了碾压混凝土温控防裂及裂缝形成原因，对温控防裂中的几个问题进行分析，提出了一些可行的温控措施。
参考文献：
[1]朱伯芳.混凝土坝温度控制与防止裂缝的现状与展望[J].水利学报，2006（12）：1424-1432.
[2]水利部.水工混凝土施工规范：SL 677—2014[S].北京：中国水利水电出版社，2014.
[3]国家能源局.水工碾压混凝土施工规范：DL/T 5112—2009[S].北京：中国电力出版社，2009.
杭州宝业建筑工业化制造有限公司
关键词：碾压混凝土;温度应力裂缝控制
1 温度控制的目的
水工混凝土结构应用广泛，混凝土裂缝的出現会导致混凝土结构的强度、安全性和耐久性显著降低。为确保混凝土施工质量和强度等级，高温季节正常施工的连续性，控制碾压混凝土在凝固过程中水化热引起的内外温差，防止因温度应力造成混凝土裂缝是施工中有待解决的关键性问题。
2 混凝土温度裂缝的成因
碾压混凝土受施工环境、边界约束、水化热、混凝土质量、混凝土性能指标、施工管理水平等因素影响均可产生裂缝，但究其主要原因则是混凝土在受约束条件下，温度拉应力超过了混凝土的允许变形能力。根据温度应力（（1）自生应力。边界无约束或者完全静止的结构，结构本身互相约束产生的应力;（2）约束应力。结构的部分或者全部边界受到外界的约束，不能自由变形产生的应力。）从宏观角度分析碾压混凝土大坝开裂主要分为以下几类：（1）表面裂缝产生是因为表面混凝土比内部混凝土降温较快，坝体内部和外部的变形不同产生约束差引起的;（2）坝面裂缝施工期因表面干缩、水平施工缝层间结合强度低。运行期间因年度气温变幅的气温骤升骤降，导致裂缝产生;（3）贯穿裂缝主要是大坝在施工期坝体最高温度下降到稳定温度，体积收缩变形受到边界影响产生的。
3 混凝土温度裂缝的防控措施
3.1 优化配合比
混凝土中水和水泥的化学反应产生大量水化热，水化热是产生温度变化和温度应力的主要原因，导致混凝土内外温差过大，易引起混凝土裂缝。所以在混凝土配合比掺配过程中应合理选择水泥品种和用量。合理地选择骨料、外加剂、掺合料，在满足设计要求下减少胶凝材料用量，掺拌具有较强的抗裂强度的混凝土配合比，是减少水泥水化热的主要因数。
3.2 降低混凝土入仓温度
碾压混凝土温差标准主要分为：基础容许温差、上下层允许温差、混凝土内外温差。根据《碾压混凝土坝设计规范（SL314—2004）》、某水库枢纽工程碾压混凝土施工浇筑块最大边长，参照碾压混凝土坝基础允许温差。按碾压混凝土极限拉伸0.7×10-4折算，建议碾压混凝土坝基础允许温差△T如表2所示。能确定洞河水库大体积混凝土基础强约束区混凝土容许温差为14.5～12℃，弱约束区容许温差为16.5～14.5℃。基础强约束区和弱约束区稳定温度为13.5℃左右。因此，本项目强约束区允许最高温度分别为27.5℃和29.5℃。碾压混凝土施工时，当下层混凝土龄期超过28 d，其上层混凝土应控制上下层温差。上下层容许温差是指在成型混凝土上面（龄期超过28 d）上下各L/4范围内，上层混凝土最高平均温度与混凝土开始浇筑时下层实际温度之差，允许温差为17℃。同时，浇筑成型的混凝土内外温差经计算，本项目成型混凝土内外温差需控制在23℃以内。
故降低混凝土入仓口温度满足设计基础容许温差、上下层允许温差、混凝土内外温差是避免混凝土开裂的一项重要因素。在混凝土开仓前，首先对细骨料、粗骨料的储存仓的四周，混凝土搅拌站料斗、储水箱、皮带运输机、拌合站等整个拌和生产线采用遮阳棚、防晒网，防止阳光直射，减少阳光直射造成的骨料升温。同时，要求石料供应商在高温季节时段对砂石料场的粗骨料进行覆盖和喷淋降温，同步将砂石料拉运时间调整为夜间低温时段，在开仓前先堆满砂石骨料料仓，并用挖机翻甩加高料堆，预防骨料仓骨料内部温度上升。料仓采用喷雾炮覆盖粗骨料进行降温，在料堆上部空间形成水雾层，对骨料起到隔热保温作用，确保在外部温度上升不会导致骨料温度的上升。在拌合站出机口加装冰块风机对在拌和机下方接料的自卸汽车内的拌合用混凝土进行降温。其次混凝土拌合水抽取河道内深水坑采集地下冷水作为混凝土拌和水，用双层聚苯乙烯泡沫板对水罐进行保温。储水罐温度上升的情况下，在拌和水中加碎冰进行拌和用水水温调节，确保出机口拌制的混凝土温度不大于碾压混凝土坝基础允许温差△T、上下层允许温差。
3.3 合理安排仓面的浇筑层厚度
对于碾压混凝土，浇筑层越薄，通过层面散失的热量越多，温升就越小。在采用预冷骨料时，混凝土浇筑温度低于气温，这时热量通过浇筑层面倒灌，混凝土温度将回升，浇筑层越薄，回升越严重，从温度控制角度考虑，浇筑层厚度应使浇筑总升温Tm=Tt+T1最小，Tt为水化热温升，T1为温度回升。
3.4 合理安排施工时段
对于高温季节来说，碾压混凝土层面间隔时间过长容易引起质量问题，其他季节不会发生质量问题，其实不然。碾压混凝土层面凝固时间，受外界环境影响，混凝土表面水分蒸发、表层水泥浆脱水、干硬、凝固，这些情况不仅仅会发生在炎热的夏季，在其他季节强辐射天气也会造成相应质量问题。所以，在碾压混凝土浇筑前必须查清施工时段的天气情况，及时做好处理措施，在施工工期允许的情况下，安排夜间施工，白班施工时段在施工完成的碾压混凝土表面覆盖保温被并加强内部冷却通水养护。
3.5 碾压混凝土的快速施工
考虑施工进度、质量、安全，一般碾压混凝土大坝施工均安排在冬春枯水季节，便于导流、外界环境温度适宜。但若不能在一个枯水期完工时，大坝且具有一定导流能力时，不宜停止施工，因为停工复工间隔时间长，新老混凝土表面约束应力大，易产生裂缝。故加快浇筑速度，缩短层间间隔时间，不用太多考虑层面散热问题。因碾压混凝土水化热远远低于常态混凝土，只要做好相应降温措施，则快速施工也是防止混凝土表面约束应力产生导致裂缝产生的一种办法。
3.6 小环境气候的创造和施工机械合理地调配
在混凝土浇筑前，用地下水浸润仓面，降低仓面初始温度，仓面搭设遮阳网棚，避免混凝土在入仓前阳光直射，造成混凝土温度升高。并安排喷雾人员进行仓面喷雾，降低浇筑过程中的仓面温度，改变仓面小环境，增加仓内湿度，减小VC值损失，减少混凝土在浇筑过程中的温升。碾压混凝土施工中及时沟通拌合站，合理调配碾压混凝土运输车数量，缩短混凝土运输时间，避免混凝土在仓外停留时间过长导致温度升高，并对自卸汽车和混凝土罐车进行遮盖洒水进行保温避免外界温度升高后导致混凝土温度升高;仓面合理安排机械设备，加快混凝土层面的覆盖速度和平仓振捣速度，做到不堆料、压料，提高混凝土浇筑强度。
3.7 混凝土浇筑后温度控制措施
大坝混凝土冷却水宜采用冷却水降温，当冷却水管上层混凝土覆盖完成后开始通水。管路中水的流速可控制在0.6 m/s左右，管中水流方向应每24 h调换一次。在通水冷却过程中，通过混凝土中埋设的安全检测仪器对应对每个浇筑块混凝土的温度进行全过程的跟踪，建立温度—时间过程线，控制混凝土每天降温不超过1℃，避免因降温过快过大，产生混凝土内部温度应力，造成混凝土裂缝。
4 结语
本文通过对已完成碾压混凝土施工的某水库枢纽工程温度控制与裂缝资料分析，总结了碾压混凝土温控防裂及裂缝形成原因，对温控防裂中的几个问题进行分析，提出了一些可行的温控措施。
参考文献：
[1]朱伯芳.混凝土坝温度控制与防止裂缝的现状与展望[J].水利学报，2006（12）：1424-1432.
[2]水利部.水工混凝土施工规范：SL 677—2014[S].北京：中国水利水电出版社，2014.
[3]国家能源局.水工碾压混凝土施工规范：DL/T 5112—2009[S].北京：中国电力出版社，2009.
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