论文部分内容阅读
摘要：本文分析了碾压混凝土坝裂缝形式及成因，较全面的总结了碾压混凝土坝温控防裂的措施，供大家参考。
关键词：碾压混凝土坝 浇筑 温控 防裂
1前言
碾压混凝土是上世纪后半叶发展起来的一种新技术，它是借用土石坝施工方法进行铺筑、振动碾压的干硬性混凝土。碾压混凝土一般掺大量粉煤灰，与常态混凝土相比，水泥用量大大减少，绝热温升相对较低。施工时厚度相对较小，似乎易于散热，因此，在碾压混凝土问世初期，人们曾一度认为碾压混凝土已不存在温度控制问题，这是认识上的一个误区。实际上，国内不少碾压混凝土坝都出现了较严重的裂缝问题。随着工程经验的不断积累和研究的深入，人们现在已逐步认识到碾压混凝土坝同样需要严格的温控防裂措旆。
2 碾压混凝土坝裂缝形式及成因分析
2.1 表面裂缝
碾压混凝土坝产生的裂缝大部分是表面裂缝.主要是内表温差产生的拉应力和养护、保温不及时引起的。
2.2 水平裂缝
主要产生在层间结合部位，特别是冬季停工面和施工常间歇面上下游附近，严重时甚至会出现水平贯穿裂缝，在严寒地区这种裂缝难以避免。这类裂缝主要是由于温差引起的应力与坝块长度有关.坝块越长应力越大，由于碾压混凝土坝坝块较长。上下层温差产生的温度应力远远超过碾压混凝土的抗拉强度；另外，层间特别是越冬层面的抗拉强度低于本体抗拉强度，因此容易产生裂缝。
2.3 横向裂缝
一般起自混凝土与基岩的接触部位，向上延伸入坝体内部，属结构性裂缝。这类裂缝可能开始于第一个较冷的季节，也可以产生于暴露在日气温快速且大幅度下降的环境中的混凝土表面，并且向坝内扩展，横向裂缝可以是局部的，也可以是贯穿性的，是在温度应力和载荷作用下不断发展的。
2.4 劈头裂缝
在通仓浇筑的重力坝内经常出现此类裂缝，而在大量分缝柱状浇筑的重力坝内部很少出现，劈头裂缝与通仓浇筑有关。主要原因是施工过程中上游面出现了表面裂缝，在内外温差和遇寒冷空气或蓄水后水温较低并在缝内裂隙水劈裂的共同作用下.存在产生劈头裂缝的可能性。
2.5 底孔超冷引起的裂缝
通常出现在孔口附近，并向上、向下衍射至坝内。主要原因是孔口内壁与空气或水接触，冬季水温或气温远低于坝内稳定温度，在孔口附近出现较大温差，这种现象称为超冷。施工期，孔口暴露在表面，容易出现表面裂缝，由于通仓浇筑重力坝基础强约束区范围比较大，约束应力也比较大，比分块浇筑的重力坝问题更为的严重。
裂缝是普遍存在的.即使在碾压混凝土中，有些裂缝是没有危害的，并不影响正常使用，有些裂缝则向危害性方向发展，影响碾压混凝土坝的耐久性和正常使用。因此判断裂缝产生的原因，透彻分析裂缝产生、发展机理.准确预测裂缝出现的位置、时间和发展趋势，防止有害裂缝的发展，就具有重要意义。
3碾压混凝土坝温控防裂措施
3.1选择合理的结构形式和分缝形式
（1）结构形式：经验表明，结构形式对温度应力和裂缝的出现具有重要的影响，工程结构单薄，对外界温度的变化比较敏感，大量工程实践表吼在设计阶段应充分重视结构形式对温度应力和裂缝问题的影响，特别是在寒冷地区，应尽量少用对温度变化很敏感的薄壁结构。
（2）分缝：目前国内在建、拟建的碾压混凝土坝均不设纵缝。但对横缝设置有两种情况：短间距横缝、长间距横缝。设置横缝时，间距的大小除了考虑温度应力外，还应结合上游面防渗结构、地基条件等分析确定。我国在一些坝高为80一lOOm的碾压混凝土坝，当横缝间距在20m左右时，沿坝轴方向的拉应力已达0.56MPa.接近混凝土的允许拉应力，所以，横缝间距一般为16—20m。
3.2提高混凝土的抗裂性能
评价混凝土的抗裂能力常采用混凝土极限拉伸率、施工强度保证率和旌工均质性指标（离差系数）。应从混凝土原材料选择、混凝土配合比设计和混凝土性能方面开展相关的试验研究工作，以保证满足设计要求并力争改善混凝土的抗裂性能。一般使用中低热水泥和优质粉煤灰，掺加高效减水剂，通过优化配合比，降低水泥用量，从而降低混凝土绝热温升。白莲崖工程为了提高混凝土的抗裂性能，在河床垫层混凝土和高约束区混凝土外掺氧化镁，利用其延迟膨胀性能补偿混凝土自身体积收缩，外掺和内含氧化镁总量占水泥用量的5%
3.3 严格控制混凝土温度、减小基础温差、内外温差及表面温度骤降
（1）降低混凝土浇筑温度：应从降低混凝土出机口温度、减少运输途中和仓面的温度回升两方面入手。通过冷却拌和水、加冰拌和、预冷骨料等办法降低混凝土出机口温度，采用加大混凝土浇筑强度、仓面保冷等方法减少浇筑过程中的温度回升，从而达到减少胶凝材料的水化热温升的目的。
（2）水管冷却：在混凝土内埋设水管，通低温水以降低混凝±温度
（3）表面保温与养护：常态混凝土、碾压混凝土都应进行坝面、层面、侧面保温和保湿养护。应通过保温设计选定保温材料，确定保温时间。春夏秋季的白天宜将层面盖以防辐射保温被，夜间则揭开散热。高温时段施工时l在采用喷雾机喷雾和保温被的联合作用下，可以比较有效的遏制外部温度的倒灌，使混凝土的浇筑温度得到有效的控制。混凝土终凝后，立即对混凝土层面进行洒水或流水养护，同时应对混凝土长期暴露面可以考虑采用qo32花眼塑料管进行流水养护。
3.4合理安排混凝土施工程序和施工进度
合理安排混凝土施工程序和施工进度是防止基础贯穿裂缝、减少表面裂缝的主要措施之一。同时，应努力提高施工管理水平，以增强大坝的抗裂能力。
（1）重视旖工前期的准备。在施工前期，一定要重视混凝土温度控制方面的准备工作，如制冷厂、制冰机的安装调试、冷却水管及保温材料的准备等，确保早期浇筑的基础部分的混凝土质量。
（2）加强施工管理。为防止裂缝的产生，除了严格控制混凝土温度外，还需加强施工管理，以提高混凝土的施工质量。多年的工程经验证明：当混凝土质量控制不严、混凝土强度离差系数大时，裂缝就明显增多。而混凝土施工质量较好的工程，裂缝就少，反之，裂缝就多。所以，提高混凝土的施工质量对大坝的温控抗裂具有很重要的作用。
（3）层高和间歇时间。碾压混凝土铺筑厚度一般为0.3m，每浇筑5层后应跳仓浇筑，以减少相邻仓面的施工干扰 整个坝段最大高差不应超过5m，相邻坝段不应超过1.5m。间歇时间的确定主要与降低水化热温升、混凝土的浇筑强度大小、仓面拆立模及层面处理等因素有关，一般为3—7d。基础约束区混凝土须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’ 这种情况极易产生裂缝。岩滩工程在基础约束范围与老混凝土交界处采用薄层浇筑，浇筑厚度为1.5m，并布置防裂钢筋网，脱离基础或老混凝土约束影响之后，块厚3m左右，上下层浇筑混凝土间歇时间为3-5d。
3.5夏季浇筑措施
除前述晚间浇筑白天停浇外，不必再采用其他重大措施，混凝土出机温度只须较月平均气温低1℃-3℃即可。不必采用预冷，碾压层面薄而面积大，辐射升温和传导升温都极易抵消其预冷效果。铺冷却水管进行一期冷却更无必要
4 结语
碾压混凝土温度控制，涉及到设计、材料、施工、环境等诸多因素。为了控制裂缝，应着重从控制温升、延缓降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土极限拉伸、改善约束程度等方面采取措施。本文介绍了碾压混凝土坝温控防裂的特点，分析了碾压混凝土坝裂缝的分类和各类裂缝产生的原因，最终研究总结出了合理的温控防裂措施。这些措施不是孤立的，而是相互联系，相互制约的，必须结合实际，全面考虑合理采用，才能收到良好的效果。
关键词：碾压混凝土坝 浇筑 温控 防裂
1前言
碾压混凝土是上世纪后半叶发展起来的一种新技术，它是借用土石坝施工方法进行铺筑、振动碾压的干硬性混凝土。碾压混凝土一般掺大量粉煤灰，与常态混凝土相比，水泥用量大大减少，绝热温升相对较低。施工时厚度相对较小，似乎易于散热，因此，在碾压混凝土问世初期，人们曾一度认为碾压混凝土已不存在温度控制问题，这是认识上的一个误区。实际上，国内不少碾压混凝土坝都出现了较严重的裂缝问题。随着工程经验的不断积累和研究的深入，人们现在已逐步认识到碾压混凝土坝同样需要严格的温控防裂措旆。
2 碾压混凝土坝裂缝形式及成因分析
2.1 表面裂缝
碾压混凝土坝产生的裂缝大部分是表面裂缝.主要是内表温差产生的拉应力和养护、保温不及时引起的。
2.2 水平裂缝
主要产生在层间结合部位，特别是冬季停工面和施工常间歇面上下游附近，严重时甚至会出现水平贯穿裂缝，在严寒地区这种裂缝难以避免。这类裂缝主要是由于温差引起的应力与坝块长度有关.坝块越长应力越大，由于碾压混凝土坝坝块较长。上下层温差产生的温度应力远远超过碾压混凝土的抗拉强度；另外，层间特别是越冬层面的抗拉强度低于本体抗拉强度，因此容易产生裂缝。
2.3 横向裂缝
一般起自混凝土与基岩的接触部位，向上延伸入坝体内部，属结构性裂缝。这类裂缝可能开始于第一个较冷的季节，也可以产生于暴露在日气温快速且大幅度下降的环境中的混凝土表面，并且向坝内扩展，横向裂缝可以是局部的，也可以是贯穿性的，是在温度应力和载荷作用下不断发展的。
2.4 劈头裂缝
在通仓浇筑的重力坝内经常出现此类裂缝，而在大量分缝柱状浇筑的重力坝内部很少出现，劈头裂缝与通仓浇筑有关。主要原因是施工过程中上游面出现了表面裂缝，在内外温差和遇寒冷空气或蓄水后水温较低并在缝内裂隙水劈裂的共同作用下.存在产生劈头裂缝的可能性。
2.5 底孔超冷引起的裂缝
通常出现在孔口附近，并向上、向下衍射至坝内。主要原因是孔口内壁与空气或水接触，冬季水温或气温远低于坝内稳定温度，在孔口附近出现较大温差，这种现象称为超冷。施工期，孔口暴露在表面，容易出现表面裂缝，由于通仓浇筑重力坝基础强约束区范围比较大，约束应力也比较大，比分块浇筑的重力坝问题更为的严重。
裂缝是普遍存在的.即使在碾压混凝土中，有些裂缝是没有危害的，并不影响正常使用，有些裂缝则向危害性方向发展，影响碾压混凝土坝的耐久性和正常使用。因此判断裂缝产生的原因，透彻分析裂缝产生、发展机理.准确预测裂缝出现的位置、时间和发展趋势，防止有害裂缝的发展，就具有重要意义。
3碾压混凝土坝温控防裂措施
3.1选择合理的结构形式和分缝形式
（1）结构形式：经验表明，结构形式对温度应力和裂缝的出现具有重要的影响，工程结构单薄，对外界温度的变化比较敏感，大量工程实践表吼在设计阶段应充分重视结构形式对温度应力和裂缝问题的影响，特别是在寒冷地区，应尽量少用对温度变化很敏感的薄壁结构。
（2）分缝：目前国内在建、拟建的碾压混凝土坝均不设纵缝。但对横缝设置有两种情况：短间距横缝、长间距横缝。设置横缝时，间距的大小除了考虑温度应力外，还应结合上游面防渗结构、地基条件等分析确定。我国在一些坝高为80一lOOm的碾压混凝土坝，当横缝间距在20m左右时，沿坝轴方向的拉应力已达0.56MPa.接近混凝土的允许拉应力，所以，横缝间距一般为16—20m。
3.2提高混凝土的抗裂性能
评价混凝土的抗裂能力常采用混凝土极限拉伸率、施工强度保证率和旌工均质性指标（离差系数）。应从混凝土原材料选择、混凝土配合比设计和混凝土性能方面开展相关的试验研究工作，以保证满足设计要求并力争改善混凝土的抗裂性能。一般使用中低热水泥和优质粉煤灰，掺加高效减水剂，通过优化配合比，降低水泥用量，从而降低混凝土绝热温升。白莲崖工程为了提高混凝土的抗裂性能，在河床垫层混凝土和高约束区混凝土外掺氧化镁，利用其延迟膨胀性能补偿混凝土自身体积收缩，外掺和内含氧化镁总量占水泥用量的5%
3.3 严格控制混凝土温度、减小基础温差、内外温差及表面温度骤降
（1）降低混凝土浇筑温度：应从降低混凝土出机口温度、减少运输途中和仓面的温度回升两方面入手。通过冷却拌和水、加冰拌和、预冷骨料等办法降低混凝土出机口温度，采用加大混凝土浇筑强度、仓面保冷等方法减少浇筑过程中的温度回升，从而达到减少胶凝材料的水化热温升的目的。
（2）水管冷却：在混凝土内埋设水管，通低温水以降低混凝±温度
（3）表面保温与养护：常态混凝土、碾压混凝土都应进行坝面、层面、侧面保温和保湿养护。应通过保温设计选定保温材料，确定保温时间。春夏秋季的白天宜将层面盖以防辐射保温被，夜间则揭开散热。高温时段施工时l在采用喷雾机喷雾和保温被的联合作用下，可以比较有效的遏制外部温度的倒灌，使混凝土的浇筑温度得到有效的控制。混凝土终凝后，立即对混凝土层面进行洒水或流水养护，同时应对混凝土长期暴露面可以考虑采用qo32花眼塑料管进行流水养护。
3.4合理安排混凝土施工程序和施工进度
合理安排混凝土施工程序和施工进度是防止基础贯穿裂缝、减少表面裂缝的主要措施之一。同时，应努力提高施工管理水平，以增强大坝的抗裂能力。
（1）重视旖工前期的准备。在施工前期，一定要重视混凝土温度控制方面的准备工作，如制冷厂、制冰机的安装调试、冷却水管及保温材料的准备等，确保早期浇筑的基础部分的混凝土质量。
（2）加强施工管理。为防止裂缝的产生，除了严格控制混凝土温度外，还需加强施工管理，以提高混凝土的施工质量。多年的工程经验证明：当混凝土质量控制不严、混凝土强度离差系数大时，裂缝就明显增多。而混凝土施工质量较好的工程，裂缝就少，反之，裂缝就多。所以，提高混凝土的施工质量对大坝的温控抗裂具有很重要的作用。
（3）层高和间歇时间。碾压混凝土铺筑厚度一般为0.3m，每浇筑5层后应跳仓浇筑，以减少相邻仓面的施工干扰 整个坝段最大高差不应超过5m，相邻坝段不应超过1.5m。间歇时间的确定主要与降低水化热温升、混凝土的浇筑强度大小、仓面拆立模及层面处理等因素有关，一般为3—7d。基础约束区混凝土须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’ 这种情况极易产生裂缝。岩滩工程在基础约束范围与老混凝土交界处采用薄层浇筑，浇筑厚度为1.5m，并布置防裂钢筋网，脱离基础或老混凝土约束影响之后，块厚3m左右，上下层浇筑混凝土间歇时间为3-5d。
3.5夏季浇筑措施
除前述晚间浇筑白天停浇外，不必再采用其他重大措施，混凝土出机温度只须较月平均气温低1℃-3℃即可。不必采用预冷，碾压层面薄而面积大，辐射升温和传导升温都极易抵消其预冷效果。铺冷却水管进行一期冷却更无必要
4 结语
碾压混凝土温度控制，涉及到设计、材料、施工、环境等诸多因素。为了控制裂缝，应着重从控制温升、延缓降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土极限拉伸、改善约束程度等方面采取措施。本文介绍了碾压混凝土坝温控防裂的特点，分析了碾压混凝土坝裂缝的分类和各类裂缝产生的原因，最终研究总结出了合理的温控防裂措施。这些措施不是孤立的，而是相互联系，相互制约的，必须结合实际，全面考虑合理采用，才能收到良好的效果。