碾压混凝土坝温控防裂探讨

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1、碾压混凝土坝温控防裂探讨1温控防裂的分类控制碾压混凝土坝在我国已有十多年建设经验。但是实践表明：工期并不够快，造价节省也不多，经济效益并不显著。例如，我国某坝，高75m，混凝土总量13.7×10m，碾压前后历时18个月，净碾压284天，截流至全坝竣工竟历时5年。巴西的诺瓦重力坝，坝高56m，混凝土总量13.8×10m，仅用110天即完工。相比之下，差距很大。差距的根本原因是我国施工有失碾压混凝土快速、简捷特点，特别是温度控制失之过严。建议将温控防裂分为二类：一类为有较高的耐久性与外观要求，需要一定的温控防裂要求的重要大坝；二类为只有一般耐久性与外观要求，通常不必进行温度和裂缝控制的一般大坝

2、。需要长期蓄水的一、二、三级大坝，宜按一类要求。非长期蓄水的一、二、三级大坝，如滞洪坝、拦沙坝、以及四、五级大坝，可按二类要求。43432碾压混凝土的温控防裂特点2.1水化热温升低、慢、匀碾压混凝土水泥用量少、粉煤灰掺量高。其绝热温升比常规混凝土少，28天水化热温升不到10℃，最高温度常发生于数周乃至数月后，远晚于常规混凝土。因此，其温度分布极为均匀。常规混凝土在同一浇筑层内，常有高达10℃～15℃的温度变化，以及1MPa的拉应力，这是常规混凝土容易开裂的根本原因。碾压混凝土却没有这种锯齿状分布的温度场和温度应力场，其温度分布在层间只有不明显的阶梯，温度应力场也极为平缓。与常规混凝土相比，

3、同一温差所产生的温度应力分布有显著区别。因此，同一温差可以采用较常规混凝土简化的温控措施。由于水化热温升低、慢、匀，因此可更进一步简化温控措施。2.2较高的徐变防裂能力虽然碾压混凝土的抗拉强度与常规混凝土差不多，但由于粉煤灰在一年甚至几年内具有一定活性，能够在开裂后继续生成晶体，使微裂隙间充满晶体，恢复为整体。换句话说，碾压混凝土的慢速极限拉伸率远大于常规混凝土，对基础约束裂缝的抗裂能力远大于常规混凝土。2.3较高的抗溶蚀能力碾压混凝土的粉煤灰掺量很高，具有足够的活性二氧化硅与水泥水化生成的氢氧化钙相化合。因此，常规混凝土常见的泛酸性侵蚀，溶出性侵蚀和碳酸性侵蚀，在碾压混凝土却不成问题。因

4、此，即使开裂漏水，不致出现裂缝上游侧被溶蚀，下游侧析出钙质沉淀物现象。对大坝寿命与外观方面很有利。大连市的王家店、龙王塘、大西山3座圬工重力坝，分别建于80、70、60年代。3座坝都有裂缝，尤以大西山廊道内裂缝较宽，漏水较多。由于砌筑水泥中有20%火山灰质掺合料，坝体外表完好，钙质沉淀物只有轻微痕迹，廊内也极轻微。3座大坝至今仍在运行。这一经验可作为放宽抗裂要求的依据。2.4层面竖向抗拉能力低碾压混凝土的致命弱点是层面抗拉能力低。其层面比常规混凝土多，又易产生冷缝、蜂窝等缺陷。因此，温控防裂的主要目标是防止水平层面开裂。在考虑温控防裂措施时，应首先作好上游防渗措施。3温控防裂理论与开裂危害

5、性顺序我国现行常规混凝土坝的温控防裂仍沿用美国三、四十年代陈旧概念，以防止平行坝轴线的基础贯穿裂缝为重点，以允许基础温差作为温度控制的主要准则。根据实际上坝体多为内外温差产生的表面裂缝，又提出坝体允许最高温度作为控制内外温差的辅助准则。实践表明，上述二个准则并不能真正防止常规混凝土开裂，更不能套用于碾压混凝土。例如，美国陆军工程师团建设的德沃歇克重力坝，坝高214m。其温度控制措施常被国内视作样板。其混凝土出机温度7℃，基础允许温差为17℃，但蓄水后却产生了顺流向劈头裂缝，3坝#段的劈裂范围约占坝剖面的一半，渗水经过廊道进入厂房。几年后，加拿大的雷未尔斯托克重力坝，高175m，混凝土出机温

6、度为7℃～10℃，蓄水前即发现上游面有劈头裂缝，蓄水后同样也有严重渗漏。相反，1947年～1948年建设的加拿大的斯梯华脱维尔重力坝，坝高约50m，施工时采用高达15m～30m的高块浇筑，入仓温度未加控制。竣工后，美国陆军工程师团人员访问时，曾与加拿大工程师就温度控制争辩，声言须待几十年后才见分晓。但笔者于1991年会见该坝的大坝安全检查负责人时，询及该坝是否有坝体开裂问题，答复是坝体结构无任何问题。美国与加拿大的前二坝虽然采用严格的予冷措施，基础温差未超过预计值，内部最高温度只有30℃～32℃，却仍然产生严重开裂。裂缝并不是平行坝轴线的基础贯穿裂缝，而是由上游向下游发展的顺流向劈头裂缝，

7、且近基岩处并未开裂。可以认为，前述温度控制理论不符合实际。美国工程师的解释是：原设计按稳定温度13℃控制，允许温差17℃，最高温度为30℃，实际蓄水时，初春水温仅7℃，低于稳定温度，以致温差超过预计值而开裂。笔者认为，蓄水时内外温差大致为(30～32)-7=(23～25)℃，内外温差过大且过于急骤，才是开裂的主要原因，与基础温差无关。至于斯梯华脱维尔大坝，情况不很清楚，但从冬季施工有可靠的表面保温措施看来，温降速率很慢，