水电站大坝砼浇筑裂缝控制研究

 　摘要：随着国内大型水电站的兴建，水电站大坝的体积、尺寸规模也越来越大，大体积混凝土的运用也越来越多。但是，由于截面大、水泥用量大、内外温差大、温度收缩应力大等特点，很容易产生裂缝，由于水运工程的特殊环境，为保证工程质量，对大体积混凝土裂缝的控制显得非常重要。基于此，文章对水电站大坝砼浇筑裂缝控制进行研究，以期能够提供一个借鉴。 

　　关键词：水电站大坝；砼浇筑；裂缝控制 

　　中图分类号：TV74 文献标识码： A 

　　1.水电站大坝砼裂缝成因分析 

　　大体积砼在浇筑时常见的质量问题是混凝土结构产生裂缝。造成结构裂缝的原因是复杂的，综合性的。但是，大体积砼从浇筑时起，到达到设计强度止，即施工期间产生的结构裂缝主要是由水泥水化热引起的温度变化造成的。大体积混凝土砼工程，水泥用量多，结构截面大，因此，混凝土浇筑以后，水泥放出大量水化热，混凝土温度升高。由于混凝土导热不良，体积过大，相对散热较小，混凝土内部水化热积聚不易散发，外部则散热较快。升温阶段，混凝土表面温度总是低于内部温度，混凝土表面就产生裂缝。从形成大体积砼温度裂缝的原因来分析，主要包含以下几个方面的成因： 

　　1.1温度对裂缝产生分析 

　　在混凝土施工过程中，水泥水化产生大量水化热，每立方米混凝土会产生17500-27500kj的热量，从而使混凝土内外温差加大，加之水化热集聚在结构内部不宜散失，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不一样，混凝土在到达温峰后降温时产生收缩变形，升温期因混凝土模量还很低，只产生较小的压应力，降温期收缩变形因弹模增长，受约束时形成大得多的拉应力，当超过抗拉强度时出现开裂，而对于大体积混凝土而言，裂缝经常发生，其最大原因是混凝土内部水化热温度过高且不宜散失造成。 

　　1.2收缩对裂缝产生分析 

　　在混凝土施工过程中，混凝土浇筑后4-5小时左右，水泥的水化反应激烈，出现泌水和水分的急剧蒸发，使混凝土失水收缩，称之为塑性收缩，而塑性收缩的产生量级很大，可达1%左右，在骨料因自重下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。混凝土凝结以后随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。 

　　1.3化学反应对裂缝产生分析 

　　混凝土内掺有氯化物外加剂，使钢筋产生电化学腐蚀，铁锈膨胀而把混凝土胀裂，有的部位钢筋保护层过薄，碳化深度超过保护层，在水作用下，使钢筋锈蚀膨胀造成裂缝；在混凝土中的铝酸三钙受硫酸盐或镁盐的侵蚀，产生难溶而又体积增大的反应物，使混凝土体积膨胀而出现裂缝；混凝土骨料中含有蛋白石、硅质岩或镁质岩等活性氧化硅与高碱水泥中的碱反应生成碱硅酸凝胶，吸水后体积膨胀使混凝土产生裂缝，即通常所谓碱骨料反应；水泥中含游离氧化钙过多，在混凝土硬化后，继续水化，发生固相体积增大，体积膨胀，使混凝土出现豆子似的崩裂。 

　　1.4自然环境因素对混凝土产生裂缝分析 

　　自然环境的多样性、不确定性及特殊性对混凝土的影响多种多样，如在我国西部地区，气候条件比较特殊，冷热比较悬殊，干旱少雨，相对湿度较低加之风蚀严重，混凝土结构在浇筑成型过程中，水分从混凝土表面加速蒸发，表面宜产生龟裂与麻面；反反复复的冻融气候，冻伤混凝土使其易发生剥蚀开裂；一些特殊地区如：盐碱地域、酸雨气候、海水侵蚀等特殊自然环境都会与混凝土发生反应产生开裂。建筑工程基础不均匀沉降易造成钢筋混凝土开裂，裂缝的大小、形状、方向与地基变形的情况有关，由于地基变形的应力相对较大，使得裂缝一般是贯穿性的，危害较大。 

　　2.混凝土结构裂缝控制 

　　混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其危害程度却是可以控制的，而裂缝的产生与发展往往是由多种因素共同影响，所以裂缝控制需要多方面综合考虑。 

　　2.1设计方面 

　　选用适合的结构体系，必要时应采取加强措施，在设计中处理好构件的“抗”与“放”的关系，相应的构造措施应用得当，适当扩大钢筋的配筋率，积极的采用各项补偿措施，设计人员注重对结构的认识。 

　　2.2施工过程中的控制 

　　在大体积混凝土施工的过程中采取一些预控的措施，对预防裂缝的产生是非常重要的，可从以下几方面考虑： 

　　（1）降低骨料温度，控制混凝土人模温度和浇筑温度。在大体积混凝土夏季施工过程中，除降低水的温度外，还应降低砂石骨料的温度，以降低混凝土的出机温度、人模温度及混凝土的最高温峰。在混凝土人模时，加强人模的通风，以加速模内热量散发，并做好表面隔热保护防止表面降温过大，以减小内外温差混凝土的浇筑温度越低，对控制混凝土的内外温差及温度应力越有利。外界气温对混凝土的浇筑温度影响较大，应尽量避开炎热天气浇筑混凝土，应在较低的室 

　　外温度下进行 

　　（2）改善边界约束和构造设计，消除或降低内外约束应力。大体积混凝土施工中，为改善基础边界条件，可采取分层或分块浇筑，合理设置水平和垂直施工缝，或在适当的位置设置施工后浇带，这样可以减轻外约束作用，缩小约束范围，还可利用浇筑块的面层进行散热，确保混凝土自由收缩以达到释放温度应力的目的。另外，在适当部位局部加大膨胀剂掺量形成膨胀加强带，可有效防止混凝土裂缝的产生 

　　（3）合理配筋，提高混凝土抗裂性及极限抗拉强度。配筋宜采用小直径、小间距，按全截面对称配制，以提高抵抗贯穿性开裂的能力 

　　（4）加强测温和温度监测工作，实行信息化管理与控制。施工时根据结构物的具体情况确定温度监测点埋设的部位和深度。一般从平面位置考虑可分为边缘和中间两种情况，从浇筑高度的竖向考虑应包括底板、中间和表面三个部位。以所选混凝土浇筑块体平面图对称轴线的半条轴线为测温区，在测温区内测温点呈平面布置。对于大体积混凝土的测温延续时间应根据工程的重要程度确定，在厚度较大的工程上要大于2m，一般不少于15d。 

　　2.3 人员控制方面 

　　工程的质量受制于施工材料和施工技术双方面的影响，在施工技术方面只能通过施工人员的专业基础知识和实际技术水平两个方面反应出来。对于水利工程施工队伍中老中青年龄段跨度比较大的现状来看，应该采用以下措施。对于年龄长资历深的施工人员，主要继续加强其实际的操作能力，同时也要对其进行建筑常识和沟通能力的培训以便于根据指令准确施工；对于中青年施工人员要对其进行相关的技术培训和理论知识培训，这些人员是建筑工程中的中坚力量，要着力对其进行全方位的培养；对于新聘的人员，要注意人才对现有施工队伍的补充，要聘用专业基础扎实的技术性研究设计人才，一方面能够对工程设计和施工质量进行科学的监理，另一方面能够组织内部业务培训，有利于施工队伍整体工作能力和业务素质的提高。 

　　2.4施工及养护方面 

　　施工单位应在混凝土浇注前作详细的混凝土浇筑施工方案，对现场是否具备浇筑条件进行严格检查，发现问题需整改后再进行浇筑施工，浇筑前注意气象条件是否对浇筑有影响，包括气温、湿度、降雨、风速等，是否需要做出相应措施。各方管理部门组成混凝土浇筑领导小组，对混凝土的浇筑、振捣、养护进行全程监控，严格执行施工技术方案及相关规范要求。保温保湿养护时间应当不低于半个月，重大工程不低于一个月，混凝土浇筑过程宜有取信息化施工，利用必要的监测手段跟踪测试，控制养护条件。 

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