碾压混凝土坝温控防裂探讨

碾压混凝土坝温控防裂探讨

赵阳孙晋洲

枣庄市庄里水库建设管理处山东枣庄277099

摘要：随着科学技术的不断发展和施工经验的日益完善，我国的碾压混凝土筑坝技术取得了飞快的发展，并形成了具有中国特色的碾压混凝土筑坝的方式。然而碾压混凝土坝温控防裂依然是碾压混凝土坝的核心问题。基于此，本文就碾压混凝土坝温控防裂进行探讨，以供参考。

关键词：碾压混凝土坝；温度控制；防裂；措施

1碾压混凝土坝裂缝的类型

碾压混凝土坝产生温度裂缝的主要原因是在受约束条件下，温度拉应力超过了混凝土允许拉伸变形能力，从而导致开裂。碾压混凝土坝的裂缝，按发生的时间可分为施工期裂缝、建成早期裂缝和后期裂缝三种。

（1）施工期裂缝。施工期坝内温度高，气温骤降、寒潮等很容易引起过大的内外温差，从而在混凝土表面引起超标拉应力，导致开裂。施工期的裂缝常常出现在低温季节、高温季节遇连阴雨或温度骤降等温度变化较大的时段内。

（2）建成早期裂缝。坝建成早期，表面一定范围内的混凝土温度逐步下降，约束区的混凝土与基础的温差过大。如遇低温季节、水库蓄水冷击等情况，容易在上下游表面引起较深的裂缝。上游面的浅层裂缝如果进水，则会因水力劈裂的作用发展成深层裂缝，部分可能会穿透防渗体，给大坝的安全带来很大的威胁。

（3）后期裂缝。随着大坝的长期运行，坝体内部温度缓慢下降，使约束区混凝土的基础温差和高、低温季节浇筑的混凝土的上下层温差不断加大。当这两种温差引起的拉应力超过混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝，这种裂缝会出现在大坝长期运行之后。对于高碾压混凝土重力坝来讲，将出现在大坝完工数十年后。

2碾压混凝土坝的温度控制措施

2.1结构设计措施

（1）设置上游保温防渗层

在上游面设置永久性保温防渗层，可以防止上游面水平向裂缝和竖向劈头裂缝的危害。不仅简化了温控防裂措施，也可使混凝土配合比，层间结合等大为简化，并有助于延长大坝寿命。

（2）设置横缝

工程实践表明，减少横缝间距，能够控制和减少温度应力引起的裂缝，但对碾压混凝土坝来说，减少横缝间距会使施工程序复杂，降低施工进度，增大工程造价。因此，对一具体的工程，横缝间距视气温、坝形、施工机械和施工方法，特别是能否于一个冬春季碾压完成并蓄水而定。另外，对于非长期蓄水或级别较低的大坝，无结构要求时可不设横缝。

（3）设置诱导缝

诱导缝是靠其自身对其所受拉应力的放大来优先使坝体在诱导缝处形成缝的。它是碾压混凝土大坝的一种温控防裂措施，在白石水库、普定以及沙牌都采取了这种方法。

（4）改善坝体体型

混凝土坝中的贯穿性裂缝除了混凝土质量低的工程外，几乎全都是坝块变形受约束条件限制或温度边界条件恶化所造成的，只有改善或避免这些条件才不致开裂。为了防止在碾压混凝土坝中产生贯穿性裂缝，应尽量改善坝体体形，坝体外形尽量平顺，避免出现尖锐折角，建基面也应尽量修正平顺。

2.2原材料及配合比控制

合理选择原材料。水泥水化热是产生温度变化和温度应力的主要原因。因此应合理的选择水泥品种和用量，尽量选择水化热较低的水泥，如低热水泥等，以降低水泥绝对放热量，从而降低混凝土的绝对温升。在砂石料方面，尽量采用膨胀系数较小的骨料，同时优化骨料的级配等，使混凝土具有较高的抗拉强度和较小的线膨胀系数；掺加合适的外加剂和掺合料，在满足设计要求的前提下尽量减少水泥和总胶凝材料用量，从而降低混凝土温度变形。

2.3温度控制措施

（1）合理选择材料。水泥水化热是产生温度变化和温度应力的主要原因。应合理的选择水泥品种和用量，尽量降低水化热温升；合理的选择骨料及混凝土的级配等，使混凝土具有较高的抗拉强度和较小的线膨胀系数；同时还应掺用合适的外加剂和掺合料，满足设计要求的前提下尽量减少水泥和总胶凝材料用量。

（2）表面保温。此项技术包括保温和保湿两方面内容，保温又有防裂保温和防冻保温两方面的作用。国内外对这项技术的研究已较成熟，已研制出多种表面保温材料，在设计中可根据实际需要进行选用。建议在春夏秋白天将层面盖以防辐射保温被，夜间则揭开散热。寒冷和严寒地区冬季停工时，层面宜铺厚0.3m～lm砂层，或厚0.10m～0.35m的泡沫保温层。上下游面宜喷涂厚0.l0m～0.35m的聚氨醋泡沫保温层。

（3）夜间施工措施。一般认为，炎热季节层面间歇常易引起质量问题，春秋季应不致发生问题。这一看法不尽符合实际。层面的凝固时间，与其说取决于气温，不如说在更大程度上取决于太阳辐射升温。3.5℃的气温热传导不可能使混凝土层面温度高于3.5℃，但辐射却可使表面薄层上升至5℃以上，并使之蒸发、脱水、干硬。如以夏季辐射强度作为100%，则春秋季辐射强度约为夏季的90%。因此，春夏秋三季均宜仅在晚间浇筑碾压，白天留作立模等其他作业，并在碾压后的表面铺以防辐射保温被，被下通水养护。

（4）快速施工。在总体安排上，碾压混凝土坝施工的最佳季节是冬春枯水季，既便于导流，又便于温控。如果混凝土方量过多或坝高过大，而不能在一个枯水季完工时，宁可采用一些夏季施工措施，不宜在夏季停工，因为夏季停工后再浇上层混凝土时，新老混凝土之间可能会产生较大的约束应力，对温控防裂不利。至于导流，应充分利用碾压混凝土坝施工设备机动灵活特点，使夏季常遇小流量能通过底孔，隧洞泄流，只是在遇大洪水时短期内由坝面过流。加快坝体上浇速度，缩短层间间歇，也就减少了层面处理的困难。常规混凝土每月上升速度小于6m时，层面散热量只占水化热总量的10%～15%。碾压混凝土水化热远低于常规混凝土，层面散热比重更小，可不必考虑。

（5）层间间歇时间。一般在常态混凝土坝中控制浇筑层厚度及间歇时间可以增加混凝土层面散热的效果，降低水化热温升可达20%～70%，是有效的温控措施。因此，要控制施工中有一定的层间间歇时间。

（6）降低混凝土浇筑温度。降低混凝土浇筑温度，可通过冷却拌和水、加冰拌和、须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挠筑过程中的温度回升。降低混凝土浇筑温度，可使施工期坝体最高温度得到降低，因此实现基础温差的降低。

（7）水管冷却。在混凝土内埋设水管，通低温水以降低混凝土温度。在基础约束区可降低基础温差，脱离基础约束区可降低内部温度，防止表面裂缝。

2.4加强早期养护

由于碾压混凝土坝通仓浇筑，不设纵缝，水泥水化热难以散发出去，坝体内部温度从高温降至稳定温度缓慢，有的大坝要经过几年十几年甚至几十年的时间才能降至稳定温度。在整个稳定降低过程中，尤其在冬季，坝体表面会出现较大的收缩拉应力，由于水平施工缝的层面结合强度较低，更容易产生水平裂缝。坝体的内外温差不仅仅是发生在早期，而且在整个施工过程中都存在。针对此，可对碾压混凝土坝的表面做保温处理，以减小内外温差，尤其要加强早期养护，一般早期养护时间不少于28天，常用的保温材料有保温被、珍珠岩发泡保温涂料、纤维板、聚乙烯等，如采用保温被覆盖，在喷雾和保温被的联合作用下，不仅保证了坝体表面的温度，也保证了水泥水化所需要的湿度，可有效降低温度裂缝。

3结语

本文简要介绍了碾压混凝土坝温控防裂的研究进展，总结了其温控防裂的特点及相应的温控防裂措施。实际工程应根据其各自的特点，精心设计和选择原材料，并在施工中采用合理的方法和措施，就能有效的防止裂缝的发生。

参考文献:

[1]碾压混凝土坝温控方法综述[J].杜旭斌,朱宝荣.杨凌职业技术学院学报.2013(04)

[2]简述碾压混凝土坝的特点[J].王蜀加.科技与企业.2012(21)

[3]浅谈如何有效控制碾压混凝土坝温度[J].霍强.河南科技.2010(16)

作者简介：

赵阳（1987.9-），男，2010年毕业于山东科技大学测绘工程专业，大学本科学历。单位：枣庄市庄里水库建设管理处，技术职务：助理工程师。研究方向：导流明渠的施工，壤土均质坝的填筑，施工工艺流程、质量控制，碾压混凝土重力坝的施工，质量控制等。