拉洛水利樞紐大體積混凝土溫度裂縫控制研究

王海凌，劉寶艷

（1.西藏拉洛水利樞紐及灌區(qū)管理局，850000，拉薩；2.西藏自治區(qū)重點水利項目建設管理中心，850000，拉薩）

拉洛水利樞紐大體積混凝土溫度裂縫控制研究

王海凌1，劉寶艷2

（1.西藏拉洛水利樞紐及灌區(qū)管理局，850000，拉薩；2.西藏自治區(qū)重點水利項目建設管理中心，850000，拉薩）

裂縫；溫控；溫度應力；養(yǎng)護；拉洛水利樞紐

西藏拉洛水利樞紐及配套灌區(qū)工程位于高海拔地區(qū)，晝夜溫差較大，混凝土極易產生裂縫。本文結合工程實際，對大體積混凝土溫度裂縫控制進行探討，并對高海拔地區(qū)晝夜溫差較大的情況提出一些溫控的觀點和措施。

一、混凝土裂縫產生的原因

1.混凝土拌和不均勻產生的應力裂縫

灌區(qū)工程采用的兩種混凝土分別是商品混凝土和現(xiàn)場利用拌和站攪拌的混凝土?；炷猎诂F(xiàn)場生產時，未能較好地控制拌和時間，同時水泥等膠凝材料拌和不均勻，導致其無法與骨料較好地黏結，造成水泥先行凝結，從而在混凝土內部產生不均應力導致裂縫產生。

2.混凝土材料供應不及時產生的裂縫

由于拉洛灌區(qū)工程標段較多且各個標段混凝土方量不大，大部分標段均采用購買商品混凝土的方式來解決供料問題。日喀則市商品混凝土市場出現(xiàn)供不應求的現(xiàn)象，導致部分混凝土澆筑后未及時供應混凝土拌合料，等待時間超過初凝時間產生施工冷縫，對施工冷縫處理不得當或未經處理產生裂縫。

3.混凝土內外溫差導致裂縫的產生

拉洛工程基本處于平均海拔4000 m的寒冷地區(qū)，施工季節(jié)晝夜溫差較大，在大體積混凝土澆筑后，混凝土早期處于水化熱升溫階段，而混凝土又是熱的不良導體，導熱系數(shù)較小，致使混凝土內部的大量熱量無法快速散去，內部溫度升高較快，而表面與空氣直接接觸，散熱較內部混凝土快，由此形成的混凝土溫度內高外低（《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》中規(guī)定大體積混凝土溫差不宜超過25℃。），進而形成較高溫度梯度，由熱脹冷縮原理可知，混凝土內部的膨脹速度較表面大，導致形成內部產生壓應力，表面產生拉應力，當拉應力大于混凝土抗拉強度時（混凝土抗拉強度約為抗壓強度的10%），就會在其表面產生裂縫。

4.未達到規(guī)定標準拆模

拉洛灌區(qū)工程在建設中為了提高模板利用率，降低工程成本，在混凝土強度未達到設計強度時，以及為很好地選擇拆模時間，大多采用提前拆模的方法，在模板拆除后混凝土表面溫降超過一定值導致表面裂縫的產生。

二、控制混凝土的工作溫度是防止裂縫產生的關鍵

1.混凝土溫控的主要指標

主要控制出機口溫度、入倉溫度、澆筑時溫度、絕熱升溫。

（1）出機口溫度

混凝土出機口溫度指的是混凝土拌合物從拌和站 （攪拌機或拌和樓）出料時測量的溫度。根據水工混凝土規(guī)范出機口溫度應小于25℃，混凝土出機口溫度擬合公式為：

由上式可以看出，對混凝土出機口溫度的影響由大到小的次序是：石、水、砂、礦粉、水泥、外加劑。石相對18.2℃而言，每升高1℃，出機口溫度要升高0.46℃；水相對10℃而言，每升高1℃，出機口溫度要升高0.285℃；砂相對22℃而言，每升高1℃，出機口溫度要升高0.2321℃；礦粉相對65℃而言，每升高1℃，出機口溫度要升高0.0725℃；水泥相對65℃而言，每升高1℃，出機口溫度要升高0.0445℃。

要控制混凝土出機口的溫度不高于25℃，就必須要求水泥溫度不高于65℃，礦粉溫度不高于65℃，外加劑溫度不高于30℃，水溫度不高于10℃，砂溫度不高于22℃，石溫度不高于18.2℃。

（2）混凝土入倉溫度

混凝土的入倉溫度是混凝土拌合物進入倉面的溫度。水工混凝土規(guī)范規(guī)定入倉溫度不高于28℃?；炷寥雮}溫度擬合公式為：

要控制混凝土入倉溫度不高于28℃，除了控制混凝土的入倉溫度外，還需要控制混凝土在運輸過程中的環(huán)境溫度，因為當混凝土環(huán)境每升高1℃，入倉溫度要升高0.312℃。

（3）混凝土澆筑溫度

混凝土的澆筑溫度是指混凝土澆筑完成后在上層面混凝土入倉時的溫度。它與混凝土的入倉溫度、混凝土水化熱以及澆筑時倉內的溫度有關，其擬合公式為：

其中T澆筑指的是澆筑一層所需要的時間，單位以min計。

（4）絕熱升溫

混凝土的絕熱升溫是水泥混凝土在水化熱升溫過程中的溫度，主要反映混凝土內部溫度的變化情況。要控制絕熱升溫，首先要選擇水化熱低或者收縮補償性能好的水泥，同時摻加粉煤灰等；其次降低單位涌水量，調整好骨料極配，如選用10～40 mm連續(xù)極配碎石，砂率控制在 40%～45%，砂石含泥量控制在1%以內等。

2.混凝土澆筑時的溫度控制

（1）合理安排澆筑的時間

在施工組織上應進行合理安排，如春秋季多澆，夏季早晚澆。正午不澆，重要部位安排在低溫季節(jié)、低溫時段澆筑，以降低混凝土入倉溫度，避免出現(xiàn)溫度裂縫。由于西藏拉洛工程可施工工期較短，晝夜溫差較大，在白天氣溫高時澆筑混凝土，夜間采取覆蓋等措施保護混凝土溫度發(fā)生過大的變化。

（2）原材料溫度的控制

根據公式（1）可知，降低骨料入拌和機的溫度是控制出機口溫度最有效的方法。骨料預冷的方法有水冷法、風冷發(fā)、真空汽化冷等，有條件可采用液氮冷卻的方式。當采用水冷方式時需要控制水溫不能高于10℃，否則不能滿足25℃的要求，在這里需要注意的是對于膠凝材料是不能采用預冷措施。

（3）合理分縫與分層澆筑

對大體積混凝土可采用合理分縫與分層澆筑，對于拉洛工程灌區(qū)部分渠道斷面較小部位可采用整體澆筑，而對于渡槽、溢流堰、泄洪洞等大體積的混凝土可合理分層進行澆筑，但需要對施工縫進行合理處理，這樣不僅可以提高工程的施工進度，而且對降低混凝土的溫度有較大幫助，進而防止結構出現(xiàn)裂縫。

3.混凝土成型后的溫度控制

（1）表面養(yǎng)護與保溫

混凝土表面養(yǎng)護是保證其強度等性能正常發(fā)展，防止表面出現(xiàn)干縮裂縫，通過對混凝土表面覆蓋棉被、電熱毯、推遲拆模時間等措施保持混凝土表面一定的溫度，減少混凝土內外的溫差，降低表面的拉應力來減少裂縫的發(fā)生。（2）混凝土中采用預埋水管通水冷卻

對于氣溫變化過快的高海拔地區(qū)，大體積混凝土裂縫主要還受內外溫差、溫度降幅、溫降速率等因素的影響，溢流堰、進水塔等厚度較大，加之混凝土導熱系數(shù)較低，在早期硬化階段，水化熱反應快，內部熱量難以散發(fā)，混凝土產生裂縫，因此在混凝土內部預埋水管通冷水可有效降低混凝土內部的溫度，以減少拉應力。但是對于本工程可不采用本方法來降低溫度。

三、結 論

大體積混凝土的溫度應力和溫度裂縫問題普遍存在，尤其在西藏高海拔晝夜溫差較大、施工工藝不能滿足工程建設需求的情況下，裂縫的發(fā)生是工程建設中的通病，本文結合西藏拉洛水利樞紐及配套灌區(qū)工程中的實踐，通過采取一些措施來降低混凝土裂縫的產生，對工程建設進度、質量、投資、效益等有參考價值。

[1]李鄭鵬.大體積混凝土溫控防裂相關問題研究[D].鄭州：鄭州大學，2012.

[2]江正榮，朱國梁.簡明施工計算手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[3]程宙強.大體積混凝土裂縫的控制與應用措施[J].科技傳播，2010(18).

責任編輯 楊 軼

TV5

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1000-1123（2016）20-0042-02

2016-10-18

王海凌，助理工程師。