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大体积混凝土智能温控及抗裂养护施工技术1. 引言1.1 背景介绍混凝土是建筑工程中常用的主要材料之一，而大体积混凝土在现代建筑中的应用越来越广泛。
随着建筑结构设计的发展和建筑高度的增加，大体积混凝土的使用需求也逐渐增多。
由于大体积混凝土的特点，其在施工和养护过程中会遇到一些特殊的技术难题，其中包括温度控制和裂缝防治问题。
传统的混凝土温度控制和养护方法已经不能完全适应大体积混凝土结构的要求，因此需要引入智能温控技术和先进的抗裂养护施工技术来解决这些问题。
这些新技术的引入将为大体积混凝土施工带来新的突破，提高工程质量和施工效率。
本文将重点探讨大体积混凝土智能温控及抗裂养护施工技术，探讨其在建筑工程中的应用前景和发展潜力。
完。
1.2 研究目的研究目的是为了深入探讨大体积混凝土中温度控制和抗裂养护的关键技术，以提高混凝土的整体性能和耐久性。
通过对智能温控和抗裂养护施工技术的研究和应用，希望能够有效地解决大体积混凝土施工过程中普遍存在的温度裂缝和质量问题，从而保障工程的安全性和可靠性。
通过本研究对大体积混凝土温控技术的探索，也为我国建筑行业的发展提供了新的技术支持和理论指导，促进建筑工程质量的提升和技术水平的提高。
本研究旨在为大体积混凝土工程施工过程中的温度控制和抗裂养护提供更加科学化、智能化的解决方案，促进该领域的发展和进步。
1.3 意义混凝土是建筑工程中常用的主要材料之一，而大体积混凝土的使用在近年来逐渐增多。
大体积混凝土指单次浇筑或连续浇筑超过200m³的混凝土，其特点是浇筑量大、尺寸大、温度变化大。
在大体积混凝土施工中，温度控制是至关重要的环节。
控制混凝土的温度可以有效避免裂缝和变形，确保混凝土的强度和耐久性。
研究大体积混凝土智能温控及抗裂养护施工技术具有重要的意义。
这将提升混凝土结构的施工质量和工程安全水平，减少因裂缝而导致的质量问题和安全隐患。
智能温控技术的应用将提高施工效率，减少人工干预，降低施工成本。
表2 坝体设计允许最高温度单位:℃部位区域河床坝段4月、10月5月、9月6月～8月岸坡坝段4月、10月5月、9月6月～8月基础强约束区23231526232631常态混凝土基础弱约束区26271529———非约束区(014L以上)323436———基础强约束区19201522211524152915碾压混凝土基础弱约束区15315315615315非约束区(1L以上)3333336收稿日期6新疆某水利枢纽碾压混凝土坝温度控制施工技术刘 辉(中国水利水电闽江工程局,福建福州 350003)摘要:新疆某水利枢纽碾压混凝土大坝工程施工总工期3915个月(含冬休期),其中混凝土有效施工工期为18个月,共需完成混凝土浇筑约265万m3,施工期间要经历高温、严寒、干燥、大风等季节。
在如此恶劣的自然环境下建碾压混凝土坝,高温期的温控问题和冬休期的混凝土保温保护问题显得尤为重要。
该文针对某坝采取的具体温控措施和取得的初步成果进行介绍,供参考。
关键词:温度控制;碾压混凝土坝;保温;特殊气候中图分类号:TV64212 文献标识码:B 文章编号:1002-3011(2008)03-0008-031 工程概况111 工程简介新疆某水库总库容24119亿m3,调节库容19118亿m3。
工程等级为Ⅰ等,工程规模为大(1)型,大坝、副坝、泄水建筑物为1级建筑物。
主坝采用全断面碾压混凝土重力坝,最大坝高121150m,副坝最大坝高14100m。
碾压混凝土重力坝设计洪水标准为1000年一遇,校核洪水标准为5000年一遇。
主副坝设计地震烈度为8度,其余建筑物设计地震烈度均为7度。
大坝主要工程量:常态混凝土45万m3,碾压混凝土220万m3。
112 水文气象条件根据当地气象站1961年～2000年的气象资料统计:多年平均气温为217℃;极端最高气温4011℃;极端最低气温-4918℃;多年平均降水量为18319mm;多年平均蒸发量为191511mm;多年平均水面蒸发量为116812mm;多年平均相对湿度为60%;多年平均日照时数286415h;多年平均风速118m/s;最大风速25m/s,最大积雪75cm;最大冻土深175cm。
大坝碾压混凝土的温控与防裂关键技术摘要：大坝是水利工程中重要的建筑物，其核心部分通常由混凝土构筑而成。
在大坝的施工过程中，碾压混凝土是一项关键技术，它能够确保混凝土达到设计要求的强度和稳定性。
然而，在碾压混凝土过程中，温度控制和防裂是必不可少的关键技术。
基于此，本篇文章对大坝碾压混凝土的温控与防裂关键技术进行研究，以供参考。
关键词：大坝；混凝土；关键技术；防裂；温控引言大坝是重要的水利工程建筑物，其核心部分通常由混凝土构筑而成。
在大坝的施工过程中，碾压混凝土是一项关键技术，它能够确保混凝土达到设计要求的强度和稳定性。
然而，由于混凝土的性质和环境条件的影响，大坝在碾压过程中常常会面临温度控制和防裂的挑战。
温度控制对混凝土的强度和耐久性至关重要，而防裂措施则能够保护混凝土免受裂缝的损害。
1大坝碾压混凝土的温控与防裂的意义1.1意义1.1.1确保混凝土质量温度控制和防裂技术能够确保混凝土在施工过程中达到设计要求的强度和稳定性。
合理的温度控制可以减少混凝土内部的热应力和收缩，避免混凝土产生裂缝或变形，从而提高混凝土的质量和耐久性。
1.1.2保障大坝结构安全大坝是重要的水利工程建筑物，其结构的安全性直接关系到人们的生命财产安全。
通过有效的温控和防裂技术，可以减少混凝土的应力和变形，降低结构的内部应力集中和裂缝发生的风险，从而提高大坝的结构安全性和稳定性。
1.1.3提高工程施工效率合理的温度控制和防裂措施可以缩短混凝土的硬化时间和成型周期，提高施工效率。
同时，减少了对温度变化的依赖，可以更好地适应不同气候条件下的施工需求，降低了工程的施工风险和成本。
1.1.4促进工程可持续发展温控与防裂技术的应用可以降低混凝土材料损耗和浪费，减少环境污染和能源消耗。
此外，通过提高混凝土结构的耐久性和使用寿命，延长了工程的使用周期，减少了对资源的重复开发和维护的需求，推动了工程的可持续发展。
1.2技术特点1.2.1多学科综合应用温控与防裂技术涉及材料学、结构力学、施工工艺等多个学科领域的知识。
在较高海拔地区夏季大体积混凝土的温控措施1 夏季施工特点夏季施工最显著的特点是环境温度高、相对湿度较小，这些对于新拌以及硬化后的混凝土除有利的一面外也产生许多不利影响：（1）在高温下拌和和浇筑混凝土，水分蒸发快，诸多原因引起坍落度损失，难以保证所设计的坍落度，易降低混凝土的强度，抗渗和耐久性。
若掺用减水剂的混凝土，温度高，气泡易挥发，降低其含气量，且变得不稳定，空气量难于控制，使混凝土坍落度的控制变得较为困难。
（2）由于夏季气温高，水泥水化反应加快，混凝土凝结较快，施工操作时间变短，容易因捣固不良造成蜂窝、麻面以及“冷缝”等质量问题。
（3）混凝土养护非常重要，如脱模后不能及时浇水养护，混凝土脱水将影响水化的正常进行，不仅降低强度，而且加大混凝土收缩，易出现干缩裂缝。
（4）混凝土在浇筑后，由于水泥水化热作用，内部温度急剧上升，但随着龄期增长温度下降，混凝土表面下降更为明显。
在一定的约束条件下会产生相当大的拉应力。
（5）由于混凝土长期裸露，表面与空气或水接触，易产生拉应力。
2 夏季混凝土浇筑温控重要性在夏季，日夜温差很大，中午在太阳照射下室外地面温度可达40～50℃，甚至更高，夜间温度也在25～30℃左右。
混凝土浇筑后水泥水化热促使混凝土内部温度急剧上升，混凝土内部温度可达50℃以上，乃至更高。
因此，在夏季浇筑混凝土，由于温度过高易产生表面干缩裂缝。
随气候转变，气温日渐下降，混凝土内部热量不易散发，造成混凝土内外温差梯度大，混凝土极易产生裂缝。
混凝土裂缝一般可分贯穿、深层、表面3类。
如因结构物温差梯度过大而造成贯穿裂缝，将危及结构物整体性和稳定性，因此，做好夏季混凝土施工的温控工作是保证工程质量的关键3 混凝土浇筑设计温控要求坝体和外界内外温差主要受坝体混凝土水泥水化热、初始温差、气温年变化和寒潮等因素的影响。
在不考虑外部保护的条件下，混凝土内部允许最高温度在低温季节受内外温差控制，坝体混凝土内外温差控制在20℃之内，坝体内允许最高温度控制在39℃之内，以下为混凝土各个时段和各个部位设计允许最高温度表。
混凝土浇筑温控防裂的施工法获发明专利
佚名
【期刊名称】《混凝土世界》
【年(卷),期】2009(000)009
【摘要】中国水利水电第四工程局有限公司完成的“混凝土浇筑中温控防裂的施工方法”前不久获国家发明专利。
该方法由该公司技术人员基于长江三峡大体积混凝土浇筑工程，针对冬冷夏热、冬春两季气温骤降频繁的气候特点，开展高强度、大体积混凝土温控和防裂课题的研究。
【总页数】1页(P79)
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.042.1
【相关文献】
1.闸墩混凝土较高温季节浇筑温控防裂研究r——以出山店水库表孔闸墩混凝土浇筑为例 [J], 王桂生;马东亮;杨中;强晟
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干旱㊁高温地区实体高墩温度裂缝的防控措施分析陈占波摘㊀要：本文根据格库铁路苏祖克萨依１号特大桥实体高墩施工，对在干旱㊁高温地区墩柱温度裂缝形成原因进行分析总结，并相应对墩柱施工工艺㊁混凝土配比㊁浇筑各环节控制要点和养护进行了探讨㊂关键词：干旱高温；实体高墩；温度裂缝一㊁概述根据大体积混凝土施工规范的定义，我标段高墩实体最小尺寸均大于１ｍ，且预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生，所以均属于大体积混凝土施工范畴，在墩身表面由于外因和内因极易产生温度裂缝，直接影响墩柱外观质量和降低墩柱寿命，尤其在土壤㊁水环境具有高氯盐腐蚀㊁化学侵蚀㊁盐类结晶破坏的西北戈壁地区，在使用过程中，环境有害介质将会通过裂缝对混凝土进行腐蚀和破坏㊂因此，通过施工过程中对温度裂缝产生原因分析总结，相应采取措施进行控制对于墩身质量尤为重要㊂项目位于罗布泊南缘，常年干燥高温多风，降水量少，蒸发量大，年平均气温１１．５ １２．５ħ，极端最高气温４４．３ħ，年平均风速１．４ ３．２ｍ／ｓ，瞬时最大风速２９．６ｍ／ｓ㊂工程所在地为戈壁滩盐碱地，环境作用等级多为Ｈ４㊁Ｌ３㊁Ｙ４，环境腐蚀性严重㊂为此，项目选择苏祖克萨依１号特大桥作为首件试点，该桥中心里程为ＤＫ６５５＋７４０，起讫里程为ＤＫ６５４＋０８１．９７ ＤＫ６５７＋４０１．１２，全长３３１９．１５ｍ，孔跨布置形式为１０１－３２ｍ简支Ｔ梁，桥址位于阿尔金山山前洪积扇区，由于沟壑纵横，实体高墩众多，最大墩高４６ｍ，具有很强的代表性㊂为了防止墩身温度裂缝，在施工过程中根据产生根源，从优化配合比㊁混凝土浇筑各个环节控制和后期墩身养护三大方面采取综合措施进行控制，在现场取得了很好的效果，并推广到全项目应用㊂二㊁温度裂缝产生的原因（一）材料原因粗细集料含泥量大，骨料粒径越细㊁针片含量大，混凝土外加剂㊁掺和料选择不当㊁或掺量不当，诱发混凝土收缩增大，从而造成裂缝产生㊂水泥强度等级或品种选用不当也是导致裂缝产生的原因㊂（二）混凝土配合比原因配合比设计由于中砂率㊁水灰比两个对混凝土和易性影响较大的参数选择不当，会造成混凝土产生离析因而对其保水性性能造成极大破坏，增加收缩值，导致墩柱实体混凝土参料不均匀，从而水化热不均产生张力差形成温度裂缝㊂（三）施工及养护原因１．混凝土浇筑过程中振捣出现失误，如：漏振㊁过振㊁振捣棒抽撤过快等，导致混凝土的密实性和均匀性不佳，容易产生裂缝㊂２．在风速过大㊁烈日暴晒的情况下高空浇注混凝土，会使混凝土收缩值大，从而产生裂缝㊂３．实体高墩几何尺寸大㊁墩身厚度大㊁一次浇筑混凝土方量大，对水化计算不准㊁现场混凝土降温及保温工作不到位，在混凝土龄期中后期，由于化学反应产生的水化热内外温差超过临界温度（不宜大于２５度），从而产生不均匀张力，导致在墩身表面产生温度裂缝㊂（四）由于混凝土龄期初养护不及时，外界多风㊁高温㊁干燥，墩身表面风干严重，产生温度裂缝；混凝土中后期养护不持续和不到位，导致内外温度差较大产生温度裂缝㊂（五）现场模板拆除不规范或拆模过早，均会引起拆模裂缝㊂三㊁温度裂缝预防及控制措施（一）严格选材及控制配合比设计混凝土配比设计时，在材料参配比例和材料选择上进行综合比选，最大限度降低产生水化热，总的原则是在保证设计强度要求的前提下，降低水泥本身产生水化热矿物质的含量和混凝土配比中水泥用量㊂在施工过程中，我项目具体采取以下措施：①选用Ｃ３Ａ含量为３％（规范要求≦８％）的水泥㊂②为达到既能保证胶凝材料含量㊁确保和易性，又减少水泥用量的效果，配比中掺加粉煤灰矿物质，粉煤灰用量达到胶凝材料用量的３０％㊂③降低混凝土配比水胶比例（降低水灰比），采用水胶比０．３２，远低于规范不大于０．４的标准㊂④掺加减水剂和引气剂双外加剂减少用水量㊂⑤为防止骨料含泥量过高导致水化热高，选用优质骨料源㊂⑥由于施工地区风沙天气严重，为防止在储存过程中大量风沙导致含泥砂量升高，采用封闭料仓和封闭拌和，确保在入机前骨料含泥量≦１％㊂（二）严格控制出机温度和入模温度为降低混凝土水化热形成的内部温度和外部环境温度间的温度差，对混凝土初始温度采取措施进行降低，所以在混凝土拌制㊁运输和入模施工过程中采取以下措施：①拌和站采用下挖式上封闭水池，顶盖埋深１．５ｍ，并配置制冷机械，确保拌合用水温度在１０摄氏度左右㊂水泥罐㊁粉煤灰罐㊁料仓等均采用彩钢房全封闭，防止暴晒㊂在夏季施工混凝土出机温度比环境温度最大时低１５摄氏度㊂②混凝土罐车装车前用水进行罐体降温，并在罐体外装配防晒材料覆盖㊂③浇筑过程中模板外侧持续进行浇水降温，保持模板湿润㊂（三）墩身施工方案采取措施在制定墩柱施工方案过程中，为降低内外温差和内部不均匀温差，在确定一定浇筑量㊁施工缝间距位置及构造㊁模板加固㊁浇筑时间㊁振捣等方面采取措施如下：①根据墩身几何尺寸，墩身一次浇筑４米，混凝土控制在一次浇筑不大于２５立方，分段依次往上施工，施工缝留设位置尽量留在变截面处，或远离受拉钢筋部位而设在混凝土的受压区㊂②模板加固采用水平㊁垂直间距为８０ｃｍ的梅花布置对拉杆穿于ＰＶＣ管内进行对拉，对拉孔把墩身分划为了１５格，单格混凝土方量不超过２立方㊂对拉孔有效保证了混凝土内部水化热产生的温度向外扩散；在养护阶段使得保护膜内内外热量交换，降低了温差；温差产生的应力张力也会在对拉孔处薄弱处进行释放，避免应力集中对混凝土的破坏㊂为避免温差产生裂缝，在混凝土浇筑５６天后，混凝土内部化学反应基本完㊀㊀㊀（下转第１６８页）三㊁盖板的电磁屏蔽设计与要点通信设备由于其使用的特殊性，需要频繁的对其进行测试和维修，因此盖板的结构形式可以设计成开合式，盖板的下部要设计有垫片沟槽，用于安装密封垫片，沟槽的大小可以略小于垫片的大小㊂在安装垫片之前，要将盖板底部的沟槽清理干净，防止杂质影响电磁屏蔽壳体盖板的密封效果㊂盖板的四周要进行倒角处理，防止盖板的边缘过于尖锐㊂为了实现轻量化的设计目标，在保证盖板强度的前提下，应该尽量减小盖板的厚度㊂四㊁电磁干扰的应对措施及机箱接地的设计（一）电磁干扰的应对措施综合考虑到主控电源模块在壳体内的布局情况，要使滤波器与电连接器形成一个匹配的整体㊂为了满足电磁屏蔽的要求，技术人员还应该熟知电磁的发生机理和屏蔽途径，通过内部增加屏蔽壳体和设备，外部减少电磁发射等措施，减少电磁干扰的影响㊂若增加一层电磁屏蔽壳体仍无法满足电磁屏蔽效果，可以采用双层电磁屏蔽壳体的形式，每一层电磁壳体之间，可以填充聚氨酯㊁石棉等材料㊂（二）机箱接地设计在壳体的屏蔽设计完成以后，需将壳体做接地设计，壳体所有的线路都就近汇集到这些接地点，然后通过壳体外的接地柱连接到大地，实现完全接地，从而保证设备的可靠性㊂由于不锈钢材料具有较好的导电性以及耐腐蚀能力，因此，接地柱材料经常选用不锈钢材料㊂机箱接地设计要参照相关国家标准，不能随意设计，更不能由于接地工作过于麻烦等原因节省机箱接地线路的安装和维护㊂五㊁小结综上所述，对通信设计机箱进行电磁屏蔽设计是十分必要的㊂在对屏蔽壳体进行结构设计时，应该正确的选择壳体的材料，要选择合适的内部电连接器与壳体之间的距离㊂为了便于操作维修，在壳体上还应该设计按键安装孔，并采用开合式的盖板㊂在整体结构设计完成之后，还应该做好机箱的接地设计㊂本文所设计的通信机箱电磁屏蔽壳体，经过试验测试后，发现具有较好的电磁屏蔽效果，能够满足各项指标的要求，并达到了电磁兼容效果㊂该设备的电磁兼容设计充分实现了设备或系统规定的功能，使系统的效能得到了充分的利用，对促进我国通信设备电磁屏蔽技术的发展，也具有一定的借鉴意义㊂参考文献：［１］赵慧慧，姬科举，许银松，黄正跟，戴振东．ＧＮＳ／ＰＭＭＡ泡沫复合材料的制备及其电磁屏蔽性能［Ｊ］．材料科学与工程学报，２０１７，３２（３）：３５８－３６５．［２］王明洋，吴凡，孙梦潇．基于石墨烯开发的高分子复合材料在电磁屏蔽领域中的应用［Ｊ］．科学通报，２０１８，５９（１８）：１６８１－１６８７．［３］葛欣宏，宁飞，李晓林．光电系统监测设备电磁屏蔽设计的系统法研究［Ｊ］．国外电子测量技术，２０１８，３３（９）：４２－４５＋５８．作者简介：姜丽林，江苏无线电厂有限公司㊂（上接第１６６页）成，强度达到１００％，自身具备抵抗应力不均后方可按规范要求对对拉孔进行封堵㊂③每节段混凝土确保一次性连续浇筑完成，并采用每层厚度为３０ｃｍ的水平分层的方法依次浇筑㊂振捣棒按 行列式 或 交错式 均匀插入振捣，插点间距不应超过振动棒作用半径的１．５倍㊂通过加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度，改善混凝土强度，提高抗裂性㊂（四）墩身养护措施控制１．我项目桥梁墩柱为圆端形变截面实心墩，由于桥墩较多，且墩高６－４６ｍ，鉴于当地的气候条件（蒸发量大㊁风沙大），为排除混凝土养生施工作业质量隐患，将混凝土养生列为防止温度裂缝重点监控项目㊂混凝土的养护不仅是洒水确保墩身表面的湿润，重点还要采取措施保证混凝土内外的温差控制，确保混凝土表面温度㊁内部温度㊁所接触的大气温度三者之间不出现过大的差异㊂因在我项目水源不足，为节约施工用水，混凝土的潮湿养护采用设置蓄水罐（采用２００ ５００公斤塑料桶）加滴灌管方法，用两层土工布中间加一层塑料膜自制复合材料进行覆盖包裹，内层土工布起蓄水保湿作用，外层起保温作用（为保证土工布储水性㊁保温性㊁韧性强度等功能，土工布技术指标采用５００或６００ｇ／ｍ２），中间塑料膜主要起保湿防止水分蒸发作用㊂２．混凝土的温度控制大体积墩身混凝土浇筑，其内部温度监测点的布置范围：以所选混凝土浇筑段顶部平面纵横轴线的各半条轴线为测试区，并按厚度方向分层布置㊂在每条测试轴线上，监测点位按间距不大于２００ｃｍ布置；沿浇墩身厚度方向，布置外表和中心温度测点，其余测点按间距不大于６０ｃｍ布置㊂混凝土浇筑段的外表温度测点布置在距外表５ｃｍ处㊂测温时间从测点混凝土初凝后开始，每昼夜不少于４次，测至温度稳定为止㊂同时应测量环境温度㊂描绘出温度变化曲线，为混凝土施工温度控制参数调整及混凝土养护做好第一手资料㊂在温度监控过程中，严密注意混凝土内部与表面温差㊁表面与大气温差，要求不超过２０摄氏度，混凝土芯部温度不宜超过６０ħ，当其有超过温差或温度限制的迹象时，应采取预留的孔道通水降温或外部保温等措施平衡内外部温差㊁降低芯部温度㊂四㊁结束语在施工过程中，通过严格选材㊁优化混凝土配比㊁降低混凝土出机和入模温度㊁对墩身施工方案的控制㊁温度监控和针对性的养护方案，在干旱㊁高温地区墩柱施工防止温度裂缝方面起到很好的效果，我项目所有墩身外观质量均达优，没有出现温度裂缝，确保了墩柱在今后长期质量和使用功能㊂参考文献：［１］铁路混凝土工程施工质量验收标准ＴＢ１０４２４－２０１０［Ａ］．［２］铁路混凝土结构耐久性设计规范ＴＢ１０００５－２０１０［Ａ］．［３］普通混凝土配合比设计规程ＪＧＪ５５－２０１１［Ａ］．作者简介：陈占波，中铁十五局集团有限公司㊂。
碾压混凝土坝陡坡坝段施工期温控防裂研究作者：邢坦胡文才王振红来源：《人民黄河》2020年第02期摘要：与常态混凝土坝相比，碾压混凝土坝温控防裂措施相对简单，但在气候干燥、温差较大和太阳辐射强的西藏高海拔地区建设碾压混凝土坝将面临着较大的温控压力。
针对这一问题，把常态混凝土坝温控防裂的思路和方法应用于碾压混凝土坝的温控防裂，经过方案的优化组合和仿真计算，得到适合高海拔地区大坝施工期温控防裂的目的。
该方法以西藏地区某陡坡坝段为例，用三维有限单元法研究其温控情况，筛选出实时合理的温控防裂措施，实际应用效果良好。
该方法和措施对类似地区同类工程的建设具有重要指导意义。
关键词：重力坝;碾压混凝土;温控防裂;浇筑温度;水管冷却中图分类号：TV315文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.02.028Abstract：Compared to the normal concrete dam， temperature control methods for cracking prevention of roller compacted concrete （RCC） dam are quite simpler， however， great challenges still exist for the dam construction in Tibetan area with high altitude， dry climate， large daily temperature difference and intense solar radiation. Based on the temperature control methods applied for normal concrete dams， an optimized temperature control and cracking prevention for RCC dams at high altitude areas was proposed. A steep slope dam segment in Tibet was taken as an example to verify the optimized method. Three-dimensional finite element method was employed to investigate the cracking sensitivities of dam segment under different temperature control methods and suitable temperature control measures were recommended and applied for actual dam construction. The effectiveness of these methods had been confirmed by the on-site inspection. The method and measures have important guiding significance for the similar projects in similar areas.Key words： gravity dam; roller compacted concrete; temperature control and crack prevention; casting temperature; water pipe cooling1前言從美国的胡佛大坝开始，如何防止混凝土坝裂缝的产生已受到工程建设者的重视，并做了大量工作防止裂缝产生，特别是防止温度裂缝的产生[1-2]，取得了不少成就[3-6]，胡佛大坝的水管冷却技术至今仍然被广泛应用。
碾压混凝土双曲拱坝温控防裂措施探讨发布时间：2023-02-28T01:10:04.527Z 来源：《中国电业与能源》2022年10月19期作者：李国考[导读] 随着对大坝浇筑技术的提高，双曲拱坝与传统混凝土坝具有不同的应用特点。
李国考大唐宣威水电开发有限公司摘要：随着对大坝浇筑技术的提高，双曲拱坝与传统混凝土坝具有不同的应用特点。
在工程实际应用中，温度裂缝问题对于实际应用有着深远的影响，同时温度控制对于工程总体质量有着重要的作用。
基于此，本文分析了碾压混凝土拱坝的应用特点，讨论了拱坝裂缝产生的原因，并提出了具体的温控防裂措施。
根据设计和优化，对工程研究具有重要的意义。
关键词：碾压混凝土；双曲拱坝；温控防裂；措施；探讨引言在工程建设中，由于混凝土具有体积大，温度变化和温差变化的特征，导致混凝土发生开裂，影响了大坝的受力。
在混凝土浇筑中采取温度控制，避免混凝土温升引起的温差过大，造成应力温度变化过快。
当大坝的应力超过混凝土的抗拉强度时，温度变化引起的体积变化，混凝土就会出现裂缝。
因此，为了避免裂缝的产生，选择合适的方法，将温度和温差引起的开裂减少到最小范围内。
因此，研究碾压混凝土温度控制和防裂，对保障安全具有重要的意义。
1碾压混凝土双曲拱坝分析碾压混凝土拱坝采用干硬混凝土施工，具有施工操作简单和快捷的应用优势，在工程实践中可有效的缩短工期。
与普通拱坝相比水泥用量较少，大量粉煤灰使绝热温度降低，温度分布均匀，不会出现水位突变，有利于降低应力并控制温度。
此外，粉煤灰对溶液侵蚀具有很高的抵抗力，提高了结构的耐腐蚀性。
由于碾压混凝土比传统混凝土层数较多，施工中主骨料会分离。
由于碾压式混凝土拱坝采用连续浇筑的方式，具有浇筑时间长间歇短的特征，减少了散热面积，不利于结构的防裂。
由于碾压混凝土拱坝裂缝的原因很多，其中温度载荷是裂缝的主要原因。
在温度影响下大于混凝土抗拉强度时，如果内外温差较大，容易发生开裂。
2温控防裂措施2.1材料控制为了避免碾压混凝土双曲拱坝裂缝，需要正确选择水泥的种类，避免增加发生温升。
高温干燥地区碾压混凝土温控防裂技术研究与应用卢治文 凌春海（中水珠江规划勘测设计有限公司，广东省广州，510610）摘要：针对南沙水电站高温干燥地区的特点，通过采用三维混凝土温度场和徐变应力场非稳定场问题求解的有限元法数值仿真计算，预测了南沙碾压混凝土结构可能的开裂部位和开裂时间，并提出相应的控制指标和防裂措施，取得了一定的效果。
关键词：碾压混凝土；高温干燥；仿真计算；温控防裂技术；应用；1 工程简介南沙水电站工程位于云南省元阳县境内红河干流元江的中下游段，是以发电为主的大（Ⅱ）型工程。
大坝为碾压混凝土重力坝，水库总库容2.65亿m3，总装机容量为150MW，多年平均发电量7.023亿kW·h，最大坝高为85.0m，混凝土浇筑量65万m3。
南沙水电站位于红河中游段，属元江炎热气候区，流域海拔在高程100m～1500m之间，受红河河谷地带干热焚风的影响，气候干燥炎热，绝对最高气温达41.7℃，高温季节长达8个月,年平均气温高达23.5℃,高温季节平均相对湿度50%。
南沙水电站大坝碾压混凝土施工必须面临高温干燥季节条件下施工的技术难题，在这样恶劣的环境条件下进行碾压混凝土施工在国内外是少有的，具有很大的挑战性。
大坝碾压混凝土温控防裂是制约大坝快速施工的首要关键技术问题，直接影响工程建设的成败。
2 温控防裂关键技术研究近年来，随着混凝土热传导理论、工程力学、试验方法和数值仿真计算技术的快速发展和日臻完善，对水工结构混凝土裂缝成因的认识和防裂技术水平都得到了很大的提高，特别是通过对施工期混凝土温度场和应力场的非恒定时空复杂问题的精细仿真计算求解，已经能够对整个工程施工期乃至运行期的全过程情况进行严密的数值模拟，能够正确模拟工程建设中所遇到的绝大多数主要影响因素；也可以结合具体工程的气候条件、设计情况和施工计划，进行多种施工方法与工艺的防裂方法对比仿真计算分析，重要参数的敏感性对比计算分析,从而指导混凝土的实际浇筑过程，满足工程混凝土的防裂要求。
2.1 研究方法采用三维混凝土温度场和徐变应力场非稳定场问题求解的有限元法数值仿真计算理论和方法，选取南沙碾压混凝土重力坝的6＃溢流坝段和3＃厂房坝段作为典型研究对象，进行整个施工期的数值仿真建模和计算分析，认识和掌握混凝土施工过程中温度、应力的时空变化规律和主要影响因素，为施工过程中进行混凝土防裂提供参考。
对于不同配合比的混凝土材料，导温系数和导热系数往往变化不大。
所以对混凝土温度场影响较大的因素有混凝土的浇筑温度、绝热温升、放热系数和环境温度。
在温度应力场的计算中，弹性应变的大小主要决定于混凝土的弹模，而混凝土的弹模在不同的龄期是不同的，其变化是一个由弱变强的过程。
在温控工作中，应尽量利用早期弹模小的特点，使混凝土的内外温差最大的时刻尽早出现。
2.2 大坝混凝土施工期开裂机理混凝土裂缝的发生发展，不仅和混凝土浇筑块的温度、混凝土的强度、浇筑质量、环境温度、结构形式和混凝土块尺寸等有关，也与混凝土块在施工过程中所处的地理气候环境、拆模时间等密切相关。
根据裂缝出现的时间来分，主要可分为早期裂缝、施工期第一个冬季时裂缝和后期裂缝三类。
早期出现的混凝土裂缝多数发生在浇筑初期10d以内。
一般情况，裂缝的表现形式是“由表及里”型，启裂点往往位于混凝土的表面。
开裂的主要原因是内外温差，内部温度温升幅度大的混凝土膨胀变形受到外部混凝土的约束，在混凝土表面产生拉应力，而在混凝土内部产生压应力。
内外温差越大，早期表面拉应力越大，表面开裂的风险也越大。
当表面裂缝出现后，很可能向纵深发展，最终形成贯穿性裂缝或深层裂缝。
因此，在施工早期应特别注意混凝土表面的防裂工作。
仿真计算结果表明，混凝土浇筑后如果没有采用合适的温控措施，坝体强约束区混凝土表面最大拉应力可能会超过混凝土当时的抗拉强度，存在开裂的可能性。
因此，早期防裂是温控防裂工作的一个重点。
一般来讲，施工期第一个冬季出现的混凝土裂缝和早期裂缝形式一样，同样是“由表及里”型，启裂点也往往位于混凝土的表面。
开裂的主要原因也是内外温差，随着外界温度的下降，表面混凝土的温度也随之下降，发生冷缩变形而受到内部混凝土的约束，在混凝土表面产生拉应力。
外界温度越低，导致内外温差越大，则表面拉应力越大，表面开裂的风险也越大。
当表面裂缝出现后，很可能向纵深发展，最终形成贯穿性裂缝或深层裂缝。
因此，在施工期应特别注意混凝土表面的防裂工作。
有限元法数值仿真计算结果表明，在施工期的第一个冬季，如果外界气温很低的话，坝体强约束区混凝土表面最大拉应力可能会超过混凝土当时的抗拉强度，存在开裂可能性，建议在施工期外界气温较低的季节或遭遇寒潮温度骤降时，在已浇筑混凝土表面采用合适的保温措施，防止过大的内外温差而造成坝体混凝土表面开裂。
后期裂缝的出现主要是由于内部温降和外在约束，其表现形式往往为“由里及表”型。
混凝土内部温度达到峰值后温度将缓慢降低，早期的压应力将逐渐转化为拉应力，越到后期温降幅度越大，温缩变形也就越大，混凝土内部后期的拉应力也越大。
因此，后期若出现裂缝的话，其启裂点通常位于混凝土内部。
在大坝混凝土工程中，相对其它部位，坝体强约束区混凝土是防裂难度最大的部位。
该部位由于直接浇筑于岩基之上，受到岩基的强约束作用，且无论沿坝轴线方向还是沿上下游方向坝体的约束长度也相当长，因此，无论是早期还是后期都容易出现裂缝。
针对裂缝形成机理和容易产生裂缝的部位，在混凝土施工过程必须在早期采用合理的方法，降低混凝土温度峰值，从而降低混凝土后期的温降收缩量；并在整个施工期采用合理的保温措施，控制过大的内外温差，防止坝体混凝土在表面开裂，这是温控防裂技术控制措施的关键。
3 温控防裂技术应用运用温度场和应力场的计算理论，针对南沙碾压混凝土重力坝的6＃溢流坝段和3＃厂房坝段建立了有限元模型，进行了数值仿真计算分析。
预测了混凝土结构可能的开裂部位和开裂时间，并提出相应的控制指标和防裂措施，具体如下：3.1 仿真计算结果及控制指标6＃溢流坝段：1）坝体强约束区混凝土的温控防裂工作可以分为早期、施工期的第一个冬季和后期三个阶段。
该区域混凝土在夏季浇筑，温度较高且日夜温差变幅不大，混凝土表面早期拉应力不是很大，小于混凝土的即时允许抗拉强度，早期开裂风险较小。
施工中采用冷却水管进行早期降温后，内外温差得到了进一步的改善，基本可以保证早期不出现“由表及里”型裂缝。
对于施工期的第一个冬季，由于外界气温降到相对全年最低，混凝土内外温差增大，导致在混凝土表面由于温降收缩产生较大的拉应力，最大达到1.59MPa，小于当时的允许抗拉强度1.76MPa，一般不会出现表面温度裂缝，但相对比较危险。
建议在外界温度较低的季节或者温度骤降时，坝体表面混凝土采取一定程度的保温措施，这样有利于防止表面温度裂缝的产生。
而后期混凝土，由于在夏季浇筑，外界气温较高且混凝土的浇筑温度很高（最高到达36℃），坝体内部混凝土温度相对较高，后期温降幅度相对比较大，加上受到地基的约束作用，出现较大的拉应力，最大达到1.75MPa，小于当时的允许抗拉强度1.76MPa，可幅度很小，出现内部裂缝的可能性小，但是安全度相对不高，建议混凝土浇筑时要尽量降低混凝土的浇筑温度，同时允许条件下，加强水管通水冷却的力度，尽量降低混凝土的最高温度，已达到减小内部混凝土后期的降温幅度，减小内部混凝土拉应力，防止坝体强约束区混凝土内部出现裂缝。
2）对于坝体弱约束区和非约束区的混凝土，由于受地基的约束相对降低了很多，且混凝土的浇筑季节也安排在春秋季节，外界气温和混凝土的浇筑温度相对低了不少，所以后期降温幅度很大的降低，则后期混凝土内部温降拉应力比强约束区的混凝土内部拉应力小了很多，一般不会出现温度裂缝；至于早期和施工期第一个冬季出现由于过大内外温差而产生拉应力开裂现象的可能性也不是很大，和强约束区相同的温控措施的情况下，一般不会有温度裂缝产生。
3＃厂房坝段：1）施工期垫层区内表温差在3℃，水管通水冷却结束时，混凝土平均温度为25.6℃。
垫层区处于基础强约束区，龄期10d左右，混凝土拉应力达到最大，内部拉应力达到1.16MPa，表面拉应力达到1.22MPa，均在混凝土允许应力范围内。
坝面过水期间，拉应力增大，其中上游面拉应力达到2.21MPa，没有超过混凝土允许抗拉强度2.48MPa。
2）坝面过水对坝体的影响。
过水期间，表层和内部混凝土应力均在允许范围内。
过水完毕后，已浇坝体温度为26℃～27℃,再往上浇筑混凝土后，过水层面与新浇筑层之间温差达到8℃左右。
过水完毕后，上层混凝土进行浇筑，过水层面上拉应力值达到1.0MPa左右，超过该龄期碾压混凝土允许抗拉强度0.8MPa（混凝土抗拉强度为1.32MPa）。
3）输水管道以下的混凝土施工完毕后，坝体有两个高温区，第一个在闸门下方的混凝土区域（高程236.0～239.0m），高温区中心温度为31℃，内表温差为5℃；第二个高温区分布在靠近下游侧的碾压混凝土区（高程215.0m～238.0m），高温区中心温度为30℃，内表温差为4℃。
虽然坝体存在两个高温区，由于第一个高温区范围小，内表温差也小，没有形成大的拉应力区；第二个高温区拉应力为1.2MPa，在允许拉应力2.18MPa范围之内。
坝体中心区域的混凝土受0.6MPa左右的拉应力。
4）对于输水管道以上的常态混凝土，龄期2d左右，水泥水化热充分反应，内部温度峰值达到37℃左右，表层温度达到33℃左右。
当通水结束后，温度有小幅回升。
厂房坝段进水口顶部结构施工完并通水结束后，在高程268.5m至277.5m坝体存在一个高温区，高温区温度为24℃。
3.2 防裂控制措施根据上面裂缝成因和仿真计算结果，南沙水电站大坝碾压混凝土施工防裂方法主要从以下方面进行控制：1）混凝土配合比控制混凝土配合比由南京市水利科学研究院经试验研究后提供。
同时，大坝基础填塘、大坝强约束区混凝土（▽215m高程以下常态混凝土）外掺氧化镁（MgO掺4%）补偿收缩，减小大坝温度应力，防裂效果明显，对减少强约束区的裂缝起到重要作用。
运用改进型高温超缓凝型高效减水剂、人工造雾和喷洒缓凝剂等综合技术，解决高温干燥条件下碾压混凝土初凝时间短的问题，实现了40℃高温环境条件下其初凝时间达到6~8h，满足了特殊环境的技术要求。
运用消解、陈化、大型磨机粉磨的方法，并对大掺量高钙粉煤灰碾压混凝土的物理、力学、热力学及其耐久性等性能进行了研究，解决大掺量（60%）高钙粉煤灰碾压混凝土安定性问题，得出大掺量高钙粉煤灰碾压混凝土性能满足水工大体积混凝土的技术要求并在工程中得到成功应用。
表1 南沙水电站碾压混凝土配合比(kg/m 3) 编 号 设计 标号 水胶比 砂率 % 粉煤灰%减水剂(粉剂) 引气剂 (粉剂) 每m 3混凝土材料用量(kg) 水水泥粉煤灰胶材减水剂 引气剂 砂 粗骨料(cm) 品种掺量 % 品种掺量/万 0.5～22～44～81 C 90100(W4)0.59 29 60 RCC-15 0.7 ZB-1G 2.08256 84 1400.98 0.028 647 4816414812 C 90100(W4)0.59 29 65 RCC-15 0.7 ZB-1G 2.08249 91 1400.98 0.028 646 4806404803 C 90200(W8) 0.53 33 50 RCC-15 0.7 ZB-1G2.011215462 216 1.51 0.043 717 663810—4 C 28250 0.4536 30 FDN-Ⅳ 0.7 — — 150233100 333 2.30 — 677 780487—2）混凝土浇筑过程控制措施（1）骨料采用遮阳防晒和高堆料、水泥罐灰罐淋水、地下水（22℃）拌合等综合措施，降低混凝土出机口温度。
