朱莉，杜娜（湖北水總水利水電建設股份有限公司，湖北 武漢 430000）

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水電站碾壓混凝土防裂施工技術

朱莉，杜娜（湖北水總水利水電建設股份有限公司，湖北 武漢 430000）

隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，水電站的建設量不斷增加，規(guī)模不斷擴大，而應用于水電站施工建設過程中的碾壓混凝土是一種干硬性貧水泥的混凝土，在對其進行拌制的過程中主要是采用硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)摻和料、水、外加劑、砂以及分級控制的粗骨料構(gòu)成的，在實際施工的過程中，碾壓混凝土經(jīng)常會出現(xiàn)裂縫的問題，因此，做好防裂施工具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文首先對水電站施工過程中碾壓混凝土裂縫產(chǎn)生的原因進行了分析，并對其防裂施工技術進行了一定的探討，以供同行參考。

水電站；碾壓混凝土；防裂施工技術

1　引言

近年來，隨著社會的不斷進步，水電站的建設也取得了很大的發(fā)展。水電站的建設質(zhì)量能夠?qū)θ藗兊陌踩a(chǎn)生直接性的影響，因此，現(xiàn)階段，水電站碾壓混凝土裂縫問題也漸漸受到了人們的關注。在對碾壓混凝土裂縫問題進行防治的過程中，應該對產(chǎn)生裂縫的因素進行分析，然后有針對性的提出防裂對策，從而使碾壓混凝土的質(zhì)量得以保證。

2　水電站碾壓混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 規(guī)劃設計問題

水電站項目的建設會涉及到許多方面的問題，而且其施工也具有一定的難度與復雜性，同時，由于建設項目比較固定，通常來說，其生產(chǎn)的流動與結(jié)構(gòu)的類型也具有一定的差異性，因此，做好施工防范工作，防止碾壓混凝土裂縫的產(chǎn)生，十分必要。然而，現(xiàn)階段，在水電站實際施工建設的過程中，在規(guī)劃設計方面存在一定的問題，這能夠在很大程度導致碾壓混凝土出現(xiàn)裂縫的問題。

2.2 碾壓混凝土自身容易產(chǎn)生裂縫的原因

2.2.1 水化熱低且釋放緩慢

水泥水化是混凝土膠凝材料水化熱的主要來源，由于碾壓混凝土對于水泥的用量減少，從而在很大程度上降低了水化熱；由于在碾壓混凝土中對于粉煤灰的摻入量比較大，而粉煤灰的水化（二次水化）需要對水泥一次水化的產(chǎn)物Ca（OH）2進行充分地利用，因而，粉煤灰的水化總是滯后于水泥的水化，進而在一定程度上延長碾壓混凝土的水化過程，使水化潛熱的釋放變得緩慢。與純水泥相比，摻入粉煤灰的膠凝材料的水化熱比較低，而且水化熱曲線溫峰也比較低，溫峰出現(xiàn)的時間也比較遲，同時，膠凝材料的水化熱曲線降溫的過程也是比較慢的，7d齡期時殘余水化熱較高。

2.2.2 早期極限拉伸值低，后期增長比較快

碾壓混凝土的極限拉伸值與常態(tài)混凝土是一樣的，而且，其容易受到膠凝材料用量、混凝土的抗拉強度、彈性模量以及混凝土的齡期等的影響，其中膠凝材料的用量與混凝土的抗拉強度是最為主要的兩個因素。當混凝土的抗拉強度相同時，其主要會受到膠凝材料漿的影響。碾壓混凝土的極限拉伸值與抗拉強度是一種正比例的關系，也就是說，極限拉伸值會隨著抗拉強度的增加而增長，因而，早期極限拉伸值也會比較低。相關數(shù)據(jù)表明，常態(tài)混凝土的早期極限拉伸值要比碾壓混凝土的高。摻入大量粉煤灰的碾壓混凝土后期拉伸應變能力會隨著齡期的增長而提高，長期齡能夠達到與常態(tài)混凝土差不多的拉伸應變能力。

2.2.3 常溫干縮率低

配合比、水泥的品種、摻合料種類以及摻量等能夠影響到碾壓混凝土的干縮率。通常來說，混凝土單位對于水的需求量較大，膠凝材料的用量比較多，那么，就會有較大的干縮率，相反則小。與常態(tài)混凝土相比，碾壓混凝土的用水量較小，膠凝材料的用量也比較少，但是，有比較大比例的粉煤灰的摻入，因此，干縮率明顯要小，這會在很大程度上引起干縮裂縫的出現(xiàn)。

3　水電站碾壓混凝土防裂施工措施

3.1 對原材料與配合比的優(yōu)化進行深入，使混凝土綜合抗裂性能得以提高

通過對混凝土材料與配合比進行科學合理地選用，并對其溫度的升降變化進行控制，從而使得水電站碾壓混凝土裂縫問題得以有效地避免。具體來說，通過對碾壓混凝土的材料、配合比進行選用，使混凝土的絕熱溫升較小，抗拉強度較大，極限拉伸變性較大，熱強比較小，自生體積變形最好是微膨脹，至少是低收縮。通常來說，碾壓混凝土內(nèi)部溫度的變化比較小，在水電站內(nèi)混凝土壩主要是溫度變形與化學變形。如果水泥的化學變形是微量的膨脹，在時間與降溫上是同步的，因而部分收縮變形將能夠有效地抵消化學膨脹，從而使混凝土收縮量能夠保持在混凝土極限拉伸范圍內(nèi)，在這種情況下，碾壓混凝土不容易發(fā)生開裂。另外，為了能夠使碾壓混凝土的性能得以有效地改善，使其抗裂性與抗拉性得以提高，可以適當?shù)靥砑右恍┩饧觿?。例如，在碾壓混凝土中添加適當量的BC-13緩凝早強減水劑，具有比較理想的早強效果與較長的緩凝作用。在夏季，其能夠降低混凝土的水化熱，對于碾壓混凝土裂縫問題防止有著十分重要的作用，是夏季施工過程中比較理想的外加劑。外加劑在水泥中的摻量小但是取得的效果卻是十分有效的，應該結(jié)合水電站工程施工的具體情況以及環(huán)境氣候條件，在施工的過程中添加適當量的外加劑，對于碾壓混凝土防裂效果的增強十分有效。

3.2 應力控制

碾壓混凝土出現(xiàn)裂縫最本質(zhì)的原因就是拉應力超出了混凝土的抗拉極限，所以，合理調(diào)整水電站壩體當中的拉應力是必需的。

（1）荷載應力控制。增加拱的中心角能夠相應降低拉應力，但是如果中心角過大將會使得拱軸線跟河岸基巖等高線的夾角太小，使得拱端的推力過分趨向于下游，不利于壩肩的穩(wěn)定。此外，適當加大壩體的厚度也能夠降低拉力，這是現(xiàn)如今最為常用的方式，但是這樣也會增加造價。這些因素在拱圈的設計當中都應該著重考慮。

（2）溫度應力控制。在工程的實際開展中，拱壩壩體的裂縫大多數(shù)都是由于施工期的溫度拉應力產(chǎn)生的。要避免這些裂縫，重點要依靠施工期的溫度控制。①改善施工工藝，減少混凝土內(nèi)部的溫度上升，降低基礎溫差與內(nèi)外的溫差。準確控制混凝土的溫度是降低拉應力、避免出現(xiàn)裂縫的主要措施。通常選用的方法包含：在壩體的分區(qū)采用水泥來降低單位水泥的用量；利用冷卻板和水、預冷骨料以及加冰拌合等方法降低混凝土的溫度，采取增加混凝土強度、倉面保溫等方式降低澆筑過程中的溫度上升；在混凝土當中敷設水管，通入低溫水來降低混凝土的溫度；薄層澆筑，均勻上升，增加混凝土的熱量散發(fā)，減少混凝土中的溫度上升。②增強混凝土的養(yǎng)生防護與壩面保溫，控制溫度濕度引起的不良影響。施工當中的大壩混凝土，極易引發(fā)早期的裂縫，引起裂縫的原因是不相同的，但是因為水化熱升溫、環(huán)境溫度與濕度改變，產(chǎn)生比較大的溫度應力與干縮應力導致的。因此，要增強對碾壓混凝土的維護，控制環(huán)境溫度、濕度產(chǎn)生的不良影響。壩面保溫是避免表面裂縫的最佳方法，在很多工程當中都得到了應用。表面保溫材料主要包含保溫被、聚乙烯起點薄膜，草袋和砂層保溫、噴涂保溫層等等。

3.3 溫控措施

3.3.1 基礎溫差

水電站碾壓混凝土大壩由于不設縱縫，其底寬、基礎約束的范圍、壩體內(nèi)的穩(wěn)定溫度場的溫差均比較大。因此，溫差不管是在水平方向或者是垂直方向都是非均勻分布的，而這種現(xiàn)象的存在所引起的應力與壩區(qū)氣候、澆筑塊的高寬比、混凝土與基巖或者是新老混凝土的彈性模量比等因素有關，其中，壩塊的高寬比與溫度應力二者之間是反比的關系。

3.3.2 上下層溫差

所謂上下層溫差控制就是說，在齡期超過28d的長間歇老混凝土壩塊上，對新混凝土進行澆筑的過程中，控制新老混凝土之間所產(chǎn)生的溫差。目的就是為了由上部新澆混凝土過高而在降溫狀態(tài)下引起的碾壓混凝土裂縫問題的現(xiàn)象得以有效地避免。在北方比較嚴寒的地區(qū)，碾壓混凝土壩由于冬季難以施工，長間歇而造成越冬面，在越冬面新老混凝土結(jié)合面附近會出現(xiàn)比較大的拉應力；另外，在汛期，壩體混凝土要經(jīng)受渡汛，渡汛的混凝土齡期比較長，也有可能會超過28d。下層混凝土的溫度會受到上層混凝土溫度的影響，并且澆筑層間的間歇時間越短，混凝土中的溫度下降速度就會越慢。所以，在實際施工當中可以合理延長澆筑層間的間歇時間，增加散熱速度。在高溫季節(jié)應該采用厚塊澆筑，避免由于氣溫太高而產(chǎn)生熱量倒灌現(xiàn)象。

3.3.3 內(nèi)外溫差

壩塊內(nèi)外溫差控制設計的目的是求出它的允許值，保證壩塊出現(xiàn)最大內(nèi)外溫差時，表面拉應力（或應變）不超過混凝土極限抗拉強度（或極限拉伸值）。然而由于內(nèi)外溫差的不明確性和控制上的難度，在實際中，內(nèi)外溫差的控制往往轉(zhuǎn)換為最高溫度的控制。

4　結(jié)語

綜上所述，碾壓混凝土中的裂縫問題是經(jīng)常出現(xiàn)的，其能夠直接影響到水電站的建設質(zhì)量，進而對人們的生產(chǎn)與生活產(chǎn)生極為不利的影響。因此，應該對碾壓混凝土中裂縫產(chǎn)生的因素進行分析，并在此基礎上，采取科學合理的措施防止碾壓混凝土產(chǎn)生裂縫的問題，提高混凝土的抗裂性，保證碾壓混凝土的施工質(zhì)量，進而使水電站的建設質(zhì)量得以切實有效的保證。

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［3］張軼皓，阮國水.探討建筑工程施工中混凝土裂縫的控制技術［J］.建筑工程技術與設計，2014（17）.

朱莉（1975-），女，本科，主要從事水利水電工程施工工作。

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