新疆吐魯番市煤窯溝水庫大壩混凝土面板溫度應(yīng)力分析和溫度防裂研究

翟欽

摘 要：隨著新疆吐魯番市煤窯溝水庫大壩采用混凝土現(xiàn)澆面板防滲，而當(dāng)?shù)叵募緯円箿夭畲螅瑲夂蚋稍?，大壩現(xiàn)澆混凝土面板出現(xiàn)了部分因溫度產(chǎn)生的裂痕，由此對(duì)大壩之后的蓄水能力以及運(yùn)行維護(hù)有直接的影響，本文將分析大壩混凝土面板溫度裂縫并對(duì)因溫度產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行防裂。

關(guān)鍵詞：混凝土面板 溫度應(yīng)力 溫度防裂

吐魯番市煤窯溝水庫工程是吐魯番地區(qū)世界銀行貸款節(jié)水灌溉項(xiàng)目的組成部分， 煤窯溝水庫擋水建筑物主要為攔河壩，由于水庫采用三面圍壩，壩軸線較長，全長3125m，其中河床段壩長495.9m。主壩壩面采用整體式混凝土防滲，副壩采用分離式混凝土面板防滲。

1.建設(shè)工程混凝土項(xiàng)目出現(xiàn)裂縫的原因

（1）混凝土的厚度不足夠

混凝土的厚度不足夠不能滿足建筑物的行車最基本的要求在如今的社會(huì)，越來越多的人追求混凝土強(qiáng)度，沒有最快只有更快，而建筑物的運(yùn)輸也是同樣的追求，在混凝土強(qiáng)度滿足后減少次數(shù)成了大多數(shù)的目標(biāo)，同樣數(shù)量的東西怎樣才能減少澆筑的厚度呢？溫度過高在混凝土澆筑的時(shí)候?qū)?yán)重的影響混凝土的凝結(jié)程度，尤其是在攪拌的過程中需要添加一些輔助材料加速混凝土的攪拌凝結(jié)速度，過高的溫度破壞混凝土結(jié)構(gòu)，降低混凝土應(yīng)力作用。

（2）混凝土溫差過大

我們對(duì)2號(hào)煤窯溝水庫大壩混凝土面板的溫度進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該號(hào)煤窯溝水庫大壩混凝土面板溫度檢測(cè)時(shí)間為2015年8月26 日17：23：00至2015年09月23日 11：23：00。檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)一共有334個(gè)，檢測(cè)溫度最大值 38°C，溫度最小值14.9°C，溫度平均值22.8°C。溫度報(bào)警上限為60.0°C，溫度報(bào)警下限-30.0°C，濕度最大值92.8%RH，濕度最小值13.8%RH，濕度平均值44.5%RH，濕度報(bào)警上限90%RH，濕度報(bào)警下限20%RH。

該號(hào)煤窯溝水庫大壩混凝土面板溫度相差23.1°C，平均溫度在20°C以上，溫度變化過快。通過檢測(cè)圖可以觀察到，該號(hào)濕度變化過大，大體積混凝土施工過程中，由于溫度的過快變化導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)不合理，在大體積澆筑的情況下造成沉降不均勻的狀態(tài)。

3號(hào)煤窯溝水庫大壩混凝土面板溫度檢測(cè)時(shí)間為2015年9月30日18：44：41至2015年10月27日08：44：41。檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)一共有320個(gè)。溫度最大值39.3°C，溫度最小值4°C，溫度平均值13.7°C，溫度報(bào)警上限60.0°C。溫度報(bào)警下限-30.0°C，濕度最大值93.9%RH，濕度最小值13.4%RH，濕度平均值38.8%RH，濕度報(bào)警上限90%RH，濕度報(bào)警下限20%RH。煤窯溝水庫大壩混凝土面板溫度相差35.3°C，溫度相差過大，濕度變化有規(guī)律?；炷链篌w積澆筑的時(shí)候氣溫驟降導(dǎo)致混凝土內(nèi)外層的溫差過大，溫度的應(yīng)力越大，在高溫條件下混凝土沒有辦法很好的散熱導(dǎo)致混凝土的溫度過高，應(yīng)力加大，直接造成混凝土出現(xiàn)破裂，要辦法保持混凝土的完整性。

由于新疆區(qū)域溫度變化較大，澆筑時(shí)間是在夏季，一般情況溫度超過35°C，混凝土在沒有辦法保持適度與溫度均衡的狀態(tài)下會(huì)加大混凝土的應(yīng)力，直接導(dǎo)致混凝土面板出現(xiàn)破裂，造成施工出現(xiàn)問題。尤其是在澆筑時(shí)間過長，中午澆筑溫度在35°C以上，但是在晚上就在20°左右，溫差過大直接影響混凝土的形成與凝固，水分的蒸發(fā)延緩了混凝土的成型時(shí)間與硬度，造成混凝土應(yīng)力加大，裂痕明顯。

（3）混凝土面板應(yīng)力變化

該大壩澆筑時(shí)間為新疆夏季，新疆夏季氣溫過高，長期處于38℃以上，混凝土凝固時(shí)間較長，晝夜氣溫相差過大，導(dǎo)致混凝土面板承受的氣溫溫差較大，在長期溫度變化的前提下，混凝土面板應(yīng)力隨著溫度偏差越大，面案應(yīng)力值就相對(duì)越大。

在長期的氣溫不均的情況下，混凝土面板厚度產(chǎn)生溫度不均勻升降問題，導(dǎo)致混凝土面板出現(xiàn)應(yīng)力脹縮，導(dǎo)致面板出現(xiàn)裂縫。

混凝土面板溫度持續(xù)變化時(shí)間較長，新疆夏季溫度過高，溫度應(yīng)力作用時(shí)間也相對(duì)較長，在混凝土凝固時(shí)間上由于結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致大壩面板荷載能力與抗拉能力出現(xiàn)變化，每個(gè)混凝土面板溫度都有一個(gè)臨界點(diǎn)，當(dāng)溫度超出臨界點(diǎn)時(shí)，應(yīng)力沒有辦法發(fā)揮作用，直接造成面板出現(xiàn)裂縫。

2.混凝土澆筑時(shí)溫度控制措施

（1）混凝土在荷載下有了明確的防治措施，在溫縮的裂縫下同樣也要采取一定的防治措施，首先要正確的安排澆筑作業(yè)，使得澆筑作業(yè)能用連續(xù)進(jìn)行減少窩工的情況，減少冷接縫，這就是正確的澆筑方案能一定的預(yù)防裂縫的產(chǎn)生，在預(yù)防中我們要用《混凝土項(xiàng)目澆筑及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50092）來要求，在具體問題具體分析再結(jié)合當(dāng)時(shí)的情況比如說氣候和水文等條件再和選擇的水庫大壩等級(jí)來確定混凝土的類型，這樣可以減少或者使得混凝土面層溫度收縮裂縫消失。夏季溫度較高期間一般的混凝土結(jié)構(gòu)不低于6°，所以需要確?；炷翝仓臏囟?，在混凝土進(jìn)行攪拌的時(shí)候需要使用小石子、砂子等材料混合攪拌進(jìn)行預(yù)熱，夏季中午太熱時(shí)就把混凝土澆筑安排在早晨8點(diǎn)到12點(diǎn)，中午溫度過高，一般處于休息時(shí)段，下午從5點(diǎn)在開始一直到晚上天黑的時(shí)候，由于新疆吐魯番特殊的天氣溫度與環(huán)境，白天與晚上溫差較大，夏季白天時(shí)長較長，所以新疆吐魯番混凝土澆筑時(shí)間跨度比較大，氣溫高，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)有很高的要求。

混凝土的混合材料應(yīng)力和松弛趕不上溫度的增長，在溫度突然變化時(shí)，混凝土就是相對(duì)于的收縮而這收縮的混凝土強(qiáng)度，如果混凝土收縮程度大于項(xiàng)目所以材料混凝土面板承受的應(yīng)力或者抗拉應(yīng)力時(shí)，那么就超過了混凝土的極限超過了產(chǎn)生開裂的極限勁度，導(dǎo)致混凝土面板開裂。

一般的降溫在其范圍內(nèi)，如果因?yàn)椴牧系南拗苹蛘咴诋?dāng)?shù)貤l件的不允許情況下，或者沒有優(yōu)質(zhì)的混凝土下，我們根據(jù)知識(shí)來采用可以聚合物或者使用一定量的添加劑來使得混凝土在高溫的情況有著更加穩(wěn)定的性能和在低溫下同樣有著抗裂的性能。在對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌的過程中，每半個(gè)小時(shí)溫度就為上升1.5°左右，所以需要使用隔熱板對(duì)混凝土進(jìn)行降溫處理。

為了防止大壩出現(xiàn)裂縫，新疆吐魯番市煤窯溝水庫大壩工程混凝土面板澆筑可以采用改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量，夏季澆筑時(shí)適當(dāng)?shù)臏p少澆筑厚度，盡快為面板散熱。

大壩是整體進(jìn)行澆筑的，在澆筑時(shí)可以在混凝土面板下預(yù)埋水管，在澆筑之后盡快在水管中注入冷水，為混凝土面板內(nèi)部進(jìn)行散熱，但是在散熱過程中要注意的不能造成面板出現(xiàn)溫度急劇下降的情況，溫度變化過大也會(huì)導(dǎo)致溫度應(yīng)力下降，降低大壩面板的荷載能力。

（2）新疆吐魯番市煤窯溝水庫大壩混凝土澆筑是屬于大體積澆筑，為了防止大壩混凝土面板出現(xiàn)裂縫，可以適當(dāng)改善其約束條件。

在進(jìn)行混凝土面板澆筑的時(shí)候，要將大體積面板進(jìn)行規(guī)格劃分，合理的分割面板面積，適當(dāng)?shù)臏p小澆筑面積，從而達(dá)到降溫的作用。

基礎(chǔ)是整體澆筑的，在澆筑的時(shí)候要避免基礎(chǔ)過大導(dǎo)致澆筑規(guī)格起伏過大，在澆筑的時(shí)候要合理安排工期，不要說使用高差較大的澆筑方式，容易造成溫度應(yīng)力變化，降低大壩的抗拉能力。

改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

（3）縱向的裂縫防治措施與橫向的防治措施大同小異，卻又有著不同注意點(diǎn)，在防治縱向裂縫上，因注意對(duì)于因?yàn)樘钔恋臅r(shí)候沒有進(jìn)行全方面的壓實(shí)而產(chǎn)生了縱向裂縫這就是原因，我們應(yīng)該在澆筑中就必須，絕對(duì)的嚴(yán)格的安裝規(guī)要求澆筑，絕不能在填料中加腐殖土，淤泥跟一些容易被分解的東西，在確保壓實(shí)度滿足規(guī)范要求時(shí)我們就有著很好的防治措施使得有效的防治混凝土項(xiàng)目裂縫。

3.總結(jié)

在現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程下，技術(shù)的創(chuàng)新以及質(zhì)量的強(qiáng)力監(jiān)督都是為了確保水庫大壩建設(shè)的進(jìn)度以及水庫大壩建設(shè)的安全指數(shù)，在加大對(duì)技術(shù)的管理以及質(zhì)量的監(jiān)督都是在不斷的取得進(jìn)步。在現(xiàn)代化的建設(shè)手段下，新疆吐魯番煤窯溝水庫大壩混凝土溫度應(yīng)力與溫度防裂研究較為全面，在混凝土路面出現(xiàn)裂縫的情況時(shí)，結(jié)合實(shí)際的問題，積極采取有效措施，對(duì)于混凝土溫度應(yīng)力與溫度防裂有效的防治手段。

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