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碾压混凝土坝施工温度控制问题分析

发表时间：2021/5/13 来源：《基层建设》2021年第2期作者：何俊

[导读] 摘要：碾压混凝土坝作为水利工程施工中较为常见的一种坝型，其在水利工程施工中有着广泛应用。但在实际施工当中，碾压混凝土坝经常会出现裂缝问题，这一问题的存在，将会大大缩减碾压混凝土坝的使用年限。

        普安县水务局贵州普安县 561500
        摘要：碾压混凝土坝作为水利工程施工中较为常见的一种坝型，其在水利工程施工中有着广泛应用。但在实际施工当中，碾压混凝土坝经常会出现裂缝问题，这一问题的存在，将会大大缩减碾压混凝土坝的使用年限。但由于碾压混凝土内部降温通常需要很长时间，在其内部降温过程中，混凝土坝也许早已竣工，当混凝土坝投入使用之后，在水压等作用的影响下，其内部拉应力就会降低，此时，混凝土坝内外就会出现较大温差，所以，在连续施工过程中，就应采取有效措施严格控制混凝土的温差变化。
        关键词：碾压；混凝土坝；裂缝原因；温度控制
        1.碾压混凝土坝出现裂缝的原因
        碾压混凝土坝出现裂缝的主要原因是混凝土自身拉应力平衡的结果，这是混凝土固有的开裂能力与抗拉裂能力之间相互作用的结果。碾压混凝土坝的拉应力来自于外在温差及温度发生变化时产生的约束效应。文中所提到的温差主要包括基础温差、内外温差及上下层温差。而约束效应则指的是碾压混凝土基础时，混凝土冷却过程中受到地基的制约，内部混凝土将会受外部混凝土的制约以及混凝土冷却过程中上下层之间相互制约。所以，当混凝土温度变化时，碾压混凝土坝也会因为其温度的变化而出现相对的变形问题，当相对变形受到约束作用后，混凝土坝就会出现裂缝。与常态混凝土坝相比，碾压混凝土坝相对较低，其拉应力也远远低于常态混凝土的拉伸力，所以，其抗裂性能较差，易出现裂缝问题。要有效预防、规避这一问题，就需严格控制温差变化、降低约束作用。
        1.1基础温差裂缝
        基础温差裂缝的产生是因为碾压混凝土基础层时，混凝土温度的变化受到地基的约束与限制而导致的。通常而言，越靠近混凝土坝的混凝土受到的约束就越强，所以，最大应力通常都会在碾压混凝土坝的基础的中心部位。最高温度、恒定温度及封拱温度均会影响最终的应力值，当最高温度、恒定温度及封拱温度温差较大时，最终应力值也会随之增大。若要解决基础温差控制不当而导致的裂缝问题，则可选择水管冷却法以及降低浇筑温度的方法有效控制裂缝问题。
        1.2上下层温差裂缝
        上下层温差裂缝多出现在新旧混凝土的结合面。汛期后，碾压混凝土坝经过较低温度的水流冲刷后，其表面被温度较低的旧混凝土覆盖，在旧混凝土上浇筑内部温度较高的新混凝土时，若不能合理控制新混凝土的冷却时间及浇筑进度的话，当上下层温度存在差异就会出现上下层温差裂缝，若要解决上下层温差裂缝，就需合理控制上下层的温度差。
        1.3内外温差裂缝
        内外温差裂缝通常是在浇筑完成后才会出现，这一裂缝的产生是由水化热引起的，在碾压混凝土坝内部升温较快，其表面升温速度过慢的情况下，碾压混凝土坝的内部及外部的温度就会存在较大差异，形成了巨大的内外温差。此外，季节性变化也是导致内外温差裂缝的主要原因。冬季碾压混凝土坝的内外温差相对较大，而夏季碾压混凝土坝的内外温差就会缩小，当外界温度高达25℃时，其内外温差大概10℃左右，所以，冬季碾压混凝土坝就易出现内外温差裂缝。碾压混凝土坝受基础温差以及内外温差作用后，开裂风险就会进一步增加。内外温差裂缝多集中于下列区域：（1）碾压混凝土坝基础约束区的上下游表面；（2）夏季浇筑时，碾压混凝土坝的温差裂缝也多在上下游表面；（3）施工过程中，若间歇时间过长，保温工作不到位的话，碾压混凝土坝的施工仓面也会出现内外温差裂缝；（4）在旧混凝土上浇筑新混凝土的过程中，碾压混凝土坝的上下游也会出现内外温差裂缝。重点需注意的是，在碾压混凝土坝初次蓄水或经过汛期后，其表面温度也会降低，进而也会导致碾压混凝土坝出现内外温差裂缝问题。内外温差裂缝是碾压混凝土坝施工中最为典型的裂缝。
        ２.碾压混凝土坝施工温度控制策略
        2.1优化配合比设计
        选择水泥时，相关工作人员应根据项目建设的需要，选择水化热较低的水泥。

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为确保混凝土配比的合理性、科学性，在严格控制水泥质量的基础上，还应科学选择外加剂及掺合料。此过程中，还需加强混凝土的配比管理，并严格控制混凝土的配制比例，以确保其能够满足工程施工要求。为有效防止混凝土裂缝问题，就应进一步提升混凝土的抗裂能力，减少混凝土的绝热升温。配制混凝土时，应根据混凝土配制要求，科学控制混凝土骨料的含水量，以最大限度的提升成品料仓的堆料高度。此外，为确保混凝土的质量能够满足工程施工要求，相关工作人员还需合理优化配合比设计。
        2.2严格控制混凝土的温度
        配制混凝土时，不仅要严格控制机口的温度，同时还应根据季节的变化适时调整混凝土机口的温度，以确保其温度能够达到施工温度要求。浇筑混凝土时，操作人员应采取相应的措施以有效控制混凝土的温度，以防出现混凝土温度回升等问题，与此同时，还需确保混凝土能够入仓、平仓及碾压。若浇筑过程中，外界温度过高，此时就应在浇筑车的顶部设置防晒装置，以防外界温度过高而导致混凝土升温。其次，若碾压操作遇高温天气，就应尽可能地将碾压时间缩减在一小时内，同时为防止混凝土温度回升，还应采取相应的降温措施。若要确保混凝土的浇筑效果，混凝土入仓应尽可能的选择低温季节或者早晚时段。若浇筑过程中，遇高温天气，就应在混凝土表面喷雾或洒水。而对于常态混凝土而言，由于其受到的约束较强，浇筑厚度应控制在1.5m左右，间隔时间应控制在6天左右；当其脱离强约束后，应将浇筑层厚度控制在1.5m-3m间，间歇时间控制在8天至9天左右。当碾压混凝土每层的碾压厚度达到0.4m时，连续碾压5层-10层，在其厚度达到2m-4m时，方可间歇6天左右；当混凝土脱离强约束后，碾压混凝土每一层的压实厚度为0.4m，连续碾压10层-20层左右，当其厚度达到4m-8m时，方可间歇6天左右。
        2.3混凝土养护管理
        为了确保碾压混凝土坝的施工质量，要求相关施工人员必须高度重视混凝土的日常养护管理，通常来讲，碾压混凝土坝混凝土的养护时间需控制在28天左右为宜。养护过程中，应严禁干湿交替养护。实际施工过程中，若遇低温天气或者温度急剧下降等情况，则应采取有效措施以保护混凝土表面。浇筑完成拆模后，为有效避免混凝土内部及外部温差过大，就应在混凝土表面铺盖泡沫塑料保温材料。若遇温度差异过大的季节，就应根据施工现场的具体情况适当延缓拆模时间，并采取保温措施。进行混凝土表面养护时，相关操作人员就必须保护好保护材料，保证材料的清洁与干燥，以便保护材料能够重复利用。
        2.4坝体上下游表面保温
        实践表明，碾压混凝土坝内部降温需要很长的时间。在寒冷的冬季，碾压混凝土坝易产生竖向拉应力，此时就有可能会出现水平施工裂缝。为有效预防、规避此类裂缝的问题，则可使用硬泡沫塑料板对碾压混凝土坝的上下游表面进行保温处理。对于高温浇筑的混凝土而言，若要控制其上游面的裂缝问题，就应在上游面的表面及侧面铺盖泡沫塑料保温板，这样方可预防寒潮，降低温度影响，有效预防裂缝问题。
        结束语
        碾压混凝土坝作为现阶段水利工程施工中广泛使用的一种坝型，但现有的混凝土坝均已出现了不同程度的裂缝问题，裂缝的出现将会大大降低大坝的抗渗性能及耐久性。针对这一问题，施工单位就应采取相应的保护措施，不断优化配合比设计、严格控制混凝土的温度、做好混凝土的日常养护管理以及坝体上下游的表面保温等，这样方可有效预防裂缝问题，提升碾压混凝土坝的抗渗性能及耐久性，延长其使用年限。
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