水利工程大体积混凝土温控与裂缝防治浅析

魏翔

浙江华东工程咨询有限公司 浙江杭州 310014

摘要：随着“十二五”规划国家决定投资8000亿元发展水利以及“十三五”规划中国家对水利产业进一步的重视，我国水电产业进入了蓬勃的发展阶段，而作为工程施工的需要，大体积混凝土施工技术在水利工程中开始广泛应用，同时随着社会整体对工程安全意识的不断提高，促使对水利工程质量提出了更高的要求。在具体的施工过程中，受内外温度差和外部约束的影响，大体积混凝土结构产生温度应力和应变从而产生温度裂缝。本文主要从降低混凝土之中的结构应力水平方面研究温控防裂方法。

关键词：水利工程，大体积混凝土，温控防裂 前言

我国水利水电事业飞速发展，大型水利工程不断涌现。由于大型水工建筑物结构单一、体量大，因此大体积混凝土浇筑得到广泛应用。但是大体积混凝土浇筑施工对于工艺、条件以及施工方式等有着较高的要求，任何施工不当都会使大体积混凝土产生结构裂缝，危害水利设施及人民生命财产安全。

1大体积混凝土裂缝成因分析

大体积混凝土结构，其内均存在结构应力，结构应力需要在建筑物结构的任一维度上由连续结构来承载并传递，其中亦存在最大结构应力方向、最小结构应力方向，结构应力也会出现应力集中的现象；在混凝土结构对结构应力的承载与传递过程中，形成连续形变，当结构应力造成的连续形变的量级超过结构材料的抗拉强度时，且由此产生的形变超过极限拉伸值时，在混凝土结构中就会产生裂缝。

一旦混凝土结构中由于应力集中、应力超标而出现裂缝，就导致出现裂缝的部位结构材料的抗拉强度、极限拉伸值等性能指标显著下降，然而在临近部位又存在着应力集中、应力超标情况，从而诱使裂缝延伸发展。而结构应力的来源有许多，人类通过社会大量的工程实践经验总结得出：与建筑物混凝土结构应力有密切关联的几种外力形式有地应力、温度应力、接触应力、基底应力、压应力、拉应力、水压力、渗透压力等，而温度应力却是导致大

体力混凝土出现裂缝的最主要的、最常见的因素。

水泥水化热是大体积混凝土产生温度应力的根本原因。混凝土在硬结过程中，由于水泥的水化作用，在初始几天产生大量的水化热，混凝土温度升高。但因为混凝土体积较大，导热不良，相对散热较小，因此形成热量的积聚。内部水化热不易散失，外部混凝土散热较快，水化热温升随壁（板）厚度增加而加大，混凝土形成一定的温度梯度。无论温升阶段还是温降阶段，混凝土中心温度总是高于混凝土表面温度。由于热胀冷缩，中心部分混凝土膨胀速率要比表层混凝土大。因此，混凝土中心与表层各质点间的内约束以及来自地基及其他外部边界约束的共同作用，使混凝土内部产生压应力，混凝土表层产生拉应力。当温度梯度大到一定程度时，表层拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面产生裂缝。同时由于混凝土凝结初期，未充分硬化，弹性模量小，更容易导致温度裂缝的产生。

2温控防裂措施

2.1合理选择大体积混凝土的浇筑时间

温度裂缝的产生具有明显的时间效应，合理选择大体积混凝土的浇筑时间，可以在一定程度上控制浇筑温度，减小混凝土内外的温度梯度，进而降低温度应力，避免混凝土产生裂缝，例如冬季施工时可避免夜间浇筑混凝土，夏季施工时可避免中午浇筑混凝土。

2.2混凝土的配合比优化

由于水利工程大体积混凝土浇筑施工时，混凝土的强度等级已在设计图纸中标明。所以可在不改变混凝土强度等级的情况下，通过理论和实验对混凝土配合比进行优化，适当减少水泥和水的使用量，优先选取中、低热硅酸盐水泥或地热矿渣硅酸盐水泥，充分利用减水剂、引气剂等外加剂，降低水化热，从而降低温度应力水平。

2.3混凝土浇筑要合理分缝和分层

在大体积混凝土建筑物浇筑过程中，为了防止水泥水化热集中、过大，从而产生温度裂缝，需要对整体分层施工，就是将整个大体积混凝土构件分层厚度不大的若干层，一层浇筑完工之后，立即进行养护，待混凝土处于初凝状态方可以对下一层进行浇筑。同时为了更好的降低应力水平，每层浇筑

的规程中，可根据层厚、入仓水平、人员设备配置情况，酌情使用推移式连续浇筑法和斜面分层推移式浇筑法进行浇筑。

2.4混凝土混匀温度的保证措施

在冬、夏季施工时要考虑气温带来的不利影响，保证混凝土在浇筑施工作业时的温度控制在合理的范围内，可考虑在冬季对浇筑仓面烧火加温，在夏季对浇筑仓面喷雾降温。另外，在混凝土的搅拌过程中也可以根据季节不同适当调节混凝土的出机口温度，冬天可预先对骨料预热，夏天加冰拌制。当然保证车辆的运行速度，减少其运输时间，降低因运输过程过长而产生的混凝土温服变化也是必不可少的。

2.5混凝土表面保温和养护

混凝土表面保温可以减小内外温度梯度，降低大体积混凝土的温度应力，为混凝土良好成长发育创造适宜的环境，从而确保混凝土材料的抗裂性能。

2.6工程施工工序的合理安排

科学合理的施工工序能在一定程度上防止混凝土结构出现贯穿裂缝，减少混凝土表面的开裂，并且可以体现工程施工管理水平。

2.7加强混凝土的温度监测工作

温度控制是大体积混凝土施工中的一个重要环节,也是防止温度裂缝的关键。做好测温工作,随时控制砼内的温度变化,及时调整保温及养护措施,使混凝土中心温度与表面温度的差值、混凝土表面与大气温度差值均不应超过25℃。可在混凝土浇筑过程中专门成立混凝土施工温控监测小组，每日定时组织对现场温度、观测仪器进行检查、记录，并对当日检查记录的温控数据进行分析、决策，对存在问题的仓面决定隔日温控具体操作要求等。

2.8行之有效温控措施

根据施工环境的确切需要，尤其是昼夜温差加大的地区，在大体积混凝土浇筑过程中，根据浇筑层厚度的大小，科学、合理的布置循环冷却系统从而降低混凝土的内部温度，该方法亦可通过封管闷水的方式确定混凝土中心温度，通过与混凝土表面温度的对比，决定温控的进一步措施。

结束语

质量安全是水利水电项目的核心与灵魂，大体积混凝土裂缝问题是影响

水利工程施工质量的关键，因此相关企业、单位应在以国家水利工程建设标准为依据，借鉴吸收国内外先进技术与经验，科学、合理应用温度控制技术，妥善解决水利工程中大体积混凝土出现裂缝的问题。 参考文献：

[1]张威.大体积混凝土水化热温控分析[D].华中科技大学，2012. [2]刘波.施工混凝土裂缝的原因与施工措施分析[J].中华民居（下旬刊）.2014（08）：29-30.