大坝温控防裂的措施

四川农业大学水利水电工程本科毕业论文大坝温控防裂的措施

作者陈彬彬

学籍批次1509

学习中心陕西延安奥鹏学习中心

层次专升本

专业水利水电工程

指导教师

- 1 - 内容摘要

本文着重介绍了砼坝温度控制的目的及砼坝产生温度裂缝的成因，阐述了温度控制所采取的以下几种措施：1、降低砼混合物中粗骨料和拌和用水的温度；2、在砼浇筑层上布置蛇形冷却管，采用循环水进行砼人工冷却；3、降低砼混合物中水泥用量及掺外加剂，以降低砼混合物中的水化热，控制砼的温度上升；4、砼施工中采用薄层浇筑、对砼的表面洒水养护以及砼混合物中掺缓凝剂等。采取这些温控措施降低砼在凝固过程中产生的温度，以达到防止发生温度裂缝的目的。同时列举了在工程中成功利用温度控制措施以防止温度裂缝发生的实例。

关键词：砼坝温度控制措施

目录

一、案例正文 (1)

(一)、砼坝温度控制的目的 (1)

（二）、温度控制措施 (2)

二、案例分析 (4)

（一）、砼拱坝工程概 (4)

（二）、温控设计基本资料 (5)

（三）、温度控制标准的确定 (5)

（四）、温度控制措施及实施效果 (6)

（五）、工程效果 (8)

参考文献 (9)

大坝温控防裂的措施

一、案例正文

大体积砼水工建筑物因尺寸大而产生体积变化。这种体积变化因受到约束而造成坝内开裂，并将影响已完建大坝内的应力状态。砼内最大的体积变化起因于温度变化。在多数情况下由温变与温差而产生的开裂趋势，砼坝的开裂是人们所不希望的，因为开裂会破坏建筑物的整体性，从而有损其功能并招致砼的过早变质。因此，通过适当的设计及施工措施可使砼坝的开裂趋势减小到容许的程度。

(一)、砼坝温度控制的目的

采用砼作为水工建筑物的筑坝材料，坝体的砼体积皆愈来愈大，因此必须在砼坝施工中采取温度控制措施。在大体积砼坝采取温度控制措施是为了：一是防止由于砼温升过高、内外温差过大及气温骤降产生各种温度裂缝；二是为做好接缝灌浆，满足结构受力要求，提高施工工效，简化施工程序提供依据。采用何种温控措施和做到什么程度，需根据对坝的研究、施工方法及其温度环境而定。

大体积砼坝的开裂是一种不希望发生的情况，因其影响坝的抗渗性、耐久性、内应力和外观。当坝体内某部位的拉应力超过砼抗拉强度时，就会产生裂缝。这种拉应力的产生可能是由于坝上作用荷载所致。但更常见的是由于砼的体积变化受到约束。大体积砼最大的体积变化来源于温度变化。在大多数情况下，采用适当的设计和施工方法，可以使温度变化和温差造成的砼开裂减轻到能容许的程度。

采取各种温控措施，尽量减小砼体积变化，就能采用较大的浇筑块，从而能使施工更快、更经济。后期冷却是温控措施之一，如果收缩缝要进行灌浆，这种措施也是不可缺少的。在采取温控措施费用过高，或者不能充分控制温度的地方，为减小开裂趋势可在坝内设置接缝。设缝可使砼的补尝体积变化发生在规定的地方，而后可对接缝进行灌浆以形成整体结构；设缝还可减小砼浇筑块的尺寸，使体积变化不产生导致开裂的拉应力。

某些结构物上除采用预冷措施和埋设冷却水管外，还使用了一套完整的温度处理办法。这些办法就是减少水泥的用量，采用低热水泥和有效地使用粉煤灰代替一部分水泥。

1、砼坝体积变化

大体积砼结构由于其尺寸大而产生体积变化，是设计人员所熟知的。砼早期温度变化产生的体积变形，可以控制在适当的限度之内，并能结合结构设计预以考虑。最终稳定温度状态，取决于坝址条件，同时，对于随后周期的体积变化则几乎无法加以控制。

理想的情况是简单地设法消除任何温降。要达到这个目的，就必须在低温下浇筑砼，使水泥水化热所产生的温升刚好能使砼温度达到其最终稳定温度。但是，大多数防止温度裂缝的措施，只能接近这一情况。接近的程度取决于坝址的条件、结构应力是否经济等。

主要体积变化，是由浇筑后不久发生的最高温度下降到最终稳定温度这段温降所引起的。

限制新浇砼的浇筑温度和尽量减少浇筑后的温升，能在一定程度上控制最高温度。在砼拌和前，采取预冷措施降低一种或几种砼组成材料的温度，能在一定程度内降低浇筑温度。限制新浇砼的温升，则可以采用预埋设冷却水管，薄层间歇浇筑，采用限制水化热的砼配合比设计等项措施。这些措施能够有效地降低砼的最高温度，降低最高温度就会相应地减少随后发生的体积变化，以及随之产生的开裂趋势。

2、砼坝温度裂缝

大体积砼内产生温度裂缝，是由于砼发生温降，并且其体积变化受到约束，因而产生拉应力所致。所产生的应力，与温降的数值和速率、发生温降时砼的龄期、砼的弹性和非弹性性质有关。约束可能是外部的，如建筑物地基产生的约束；也可能是内部的，如砼内部对表面产生的约束。在结构剖面上发生非线性温度变化，也会产生拉应力。由于砼具有非弹性性质，故产生的应力和坝的温度发展过程有关。

每年秋天在基岩上浇筑大块体砼，而在冬季又停止浇筑，这样的大体积砼最易开裂。在这种情况下；基岩约束大，温降也可能很大（由于砼浇筑温度和最高温度都相当高），而且由于表面暴露，使砼表面温度下降的很快。在暴露的块体顶面边缘开始发生裂缝，并向块体内部发展，同时又沿侧面向下发到距基岩面 1 米左右的地方为止。这些裂缝的大小变化很大，从深度仅十几毫米极其微小的裂缝，到宽度不等完全贯穿施工块体的不规则结构裂缝。最宽的裂缝是在顶部边缘，一般宽度为 0.4～0.8 毫米。

在远离地基，并高出相邻块体 8～15 米的高浇筑块内，在每年较冷月份里也可能发生类似的贯穿裂缝。在这种情况中，块体上部将以比较快的速度冷却，而位于相邻块体高程以下的部分，依据其龄期，可能还保持原来的温度，甚至温度还在升高。

因内部约束而产生的表面裂缝，很少有一定的形态规律。最常见的裂缝，是沿着抗拉强度较低的水平施工缝发展。这种裂缝一般发生在采用木模或绝热钢模板，而后来又在较低的外露温度下拆模时。一旦拆去模板，混凝土表面发生温度突降，于是内外之间形成很大的温度差。除了水平施工缝以外，其他最常见的表面裂缝，是发生在表面不规则处的垂直或接近垂直的裂缝，诸如孔洞、凹角或在浇筑中发生的施工中断处等。这类裂缝的发展，大多不超过一个浇筑层。但往往正是上述贯穿裂缝的开端。

（二）、温度控制措施

1、预冷

最积极而有效的温控方法之一，是降低砼的浇筑温度。降低现场浇筑温度的方法很多，这些方法包括从限制一天中的较热时间或一年中的较热月份里砼的浇筑量，全面冷却砼混合物的各种材料，以达到低于设计的最高砼浇筑温度。

降低砼的浇筑温度的方法（一种或几种方法一起用），要根据冷却的要求和承包者的设备及其以往的经验而定。对某些建筑物而言，粗骨料堆上洒水并搭盖凉棚，也许是唯一需要的预冷措施。洒水的效果，在很大程度上取决于所用水的温度和承包者对料堆的运用情况。同时，还可得到附带的蒸发冷却效果，但这仅限于相对湿度较低的地区。对混凝土拌和厂和水管等进行隔热和（或）在表面涂反光油漆也有好处。