新疆吐鲁番市煤窑沟水库大坝混凝土面板温度应力分析和温度防裂研究

翟钦

摘 要：随着新疆吐鲁番市煤窑沟水库大坝采用混凝土现浇面板防渗，而当地夏季昼夜温差大，气候干燥，大坝现浇混凝土面板出現了部分因温度产生的裂痕，由此对大坝之后的蓄水能力以及运行维护有直接的影响，本文将分析大坝混凝土面板温度裂缝并对因温度产生的裂缝进行防裂。

关键词：混凝土面板 温度应力 温度防裂

吐鲁番市煤窑沟水库工程是吐鲁番地区世界银行贷款节水灌溉项目的组成部分， 煤窑沟水库挡水建筑物主要为拦河坝，由于水库采用三面围坝，坝轴线较长，全长3125m，其中河床段坝长495.9m。主坝坝面采用整体式混凝土防渗，副坝采用分离式混凝土面板防渗。

1.建设工程混凝土项目出现裂缝的原因

（1）混凝土的厚度不足够

混凝土的厚度不足够不能满足建筑物的行车最基本的要求在如今的社会，越来越多的人追求混凝土强度，没有最快只有更快，而建筑物的运输也是同样的追求，在混凝土强度满足后减少次数成了大多数的目标，同样数量的东西怎样才能减少浇筑的厚度呢？温度过高在混凝土浇筑的时候对严重的影响混凝土的凝结程度，尤其是在搅拌的过程中需要添加一些辅助材料加速混凝土的搅拌凝结速度，过高的温度破坏混凝土结构，降低混凝土应力作用。

（2）混凝土温差过大

我们对2号煤窑沟水库大坝混凝土面板的温度进行了检测，发现该号煤窑沟水库大坝混凝土面板温度检测时间为2015年8月26 日17：23：00至2015年09月23日 11：23：00。检测时间点一共有334个，检测温度最大值 38°C，温度最小值14.9°C，温度平均值22.8°C。温度报警上限为60.0°C，温度报警下限-30.0°C，湿度最大值92.8%RH，湿度最小值13.8%RH，湿度平均值44.5%RH，湿度报警上限90%RH，湿度报警下限20%RH。

该号煤窑沟水库大坝混凝土面板温度相差23.1°C，平均温度在20°C以上，温度变化过快。通过检测图可以观察到，该号湿度变化过大，大体积混凝土施工过程中，由于温度的过快变化导致混凝土结构不合理，在大体积浇筑的情况下造成沉降不均匀的状态。

3号煤窑沟水库大坝混凝土面板温度检测时间为2015年9月30日18：44：41至2015年10月27日08：44：41。检测时间点一共有320个。温度最大值39.3°C，温度最小值4°C，温度平均值13.7°C，温度报警上限60.0°C。温度报警下限-30.0°C，湿度最大值93.9%RH，湿度最小值13.4%RH，湿度平均值38.8%RH，湿度报警上限90%RH，湿度报警下限20%RH。煤窑沟水库大坝混凝土面板温度相差35.3°C，温度相差过大，湿度变化有规律。混凝土大体积浇筑的时候气温骤降导致混凝土内外层的温差过大，温度的应力越大，在高温条件下混凝土没有办法很好的散热导致混凝土的温度过高，应力加大，直接造成混凝土出现破裂，要办法保持混凝土的完整性。

由于新疆区域温度变化较大，浇筑时间是在夏季，一般情况温度超过35°C，混凝土在没有办法保持适度与温度均衡的状态下会加大混凝土的应力，直接导致混凝土面板出现破裂，造成施工出现问题。尤其是在浇筑时间过长，中午浇筑温度在35°C以上，但是在晚上就在20°左右，温差过大直接影响混凝土的形成与凝固，水分的蒸发延缓了混凝土的成型时间与硬度，造成混凝土应力加大，裂痕明显。

（3）混凝土面板应力变化

该大坝浇筑时间为新疆夏季，新疆夏季气温过高，长期处于38℃以上，混凝土凝固时间较长，昼夜气温相差过大，导致混凝土面板承受的气温温差较大，在长期温度变化的前提下，混凝土面板应力随着温度偏差越大，面案应力值就相对越大。

在长期的气温不均的情况下，混凝土面板厚度产生温度不均匀升降问题，导致混凝土面板出现应力胀缩，导致面板出现裂缝。

混凝土面板温度持续变化时间较长，新疆夏季温度过高，温度应力作用时间也相对较长，在混凝土凝固时间上由于结构的变化导致大坝面板荷载能力与抗拉能力出现变化，每个混凝土面板温度都有一个临界点，当温度超出临界点时，应力没有办法发挥作用，直接造成面板出现裂缝。

2.混凝土浇筑时温度控制措施

（1）混凝土在荷载下有了明确的防治措施，在温缩的裂缝下同样也要采取一定的防治措施，首先要正确的安排浇筑作业，使得浇筑作业能用连续进行减少窝工的情况，减少冷接缝，这就是正确的浇筑方案能一定的预防裂缝的产生，在预防中我们要用《混凝土项目浇筑及验收规范》（GB50092）来要求，在具体问题具体分析再结合当时的情况比如说气候和水文等条件再和选择的水库大坝等级来确定混凝土的类型，这样可以减少或者使得混凝土面层温度收缩裂缝消失。夏季温度较高期间一般的混凝土结构不低于6°，所以需要确保混凝土浇筑的温度，在混凝土进行搅拌的时候需要使用小石子、砂子等材料混合搅拌进行预热，夏季中午太热时就把混凝土浇筑安排在早晨8点到12点，中午温度过高，一般处于休息时段，下午从5点在开始一直到晚上天黑的时候，由于新疆吐鲁番特殊的天气温度与环境，白天与晚上温差较大，夏季白天时长较长，所以新疆吐鲁番混凝土浇筑时间跨度比较大，气温高，对于混凝土结构有很高的要求。

混凝土的混合材料应力和松弛赶不上温度的增长，在温度突然变化时，混凝土就是相对于的收缩而这收缩的混凝土强度，如果混凝土收缩程度大于项目所以材料混凝土面板承受的应力或者抗拉应力时，那么就超过了混凝土的极限超过了产生开裂的极限劲度，导致混凝土面板开裂。

一般的降温在其范围内，如果因为材料的限制或者在当地条件的不允许情况下，或者没有优质的混凝土下，我们根据知识来采用可以聚合物或者使用一定量的添加剂来使得混凝土在高温的情况有着更加稳定的性能和在低温下同样有着抗裂的性能。在对混凝土进行搅拌的过程中，每半个小时温度就为上升1.5°左右，所以需要使用隔热板对混凝土进行降温处理。

为了防止大坝出现裂缝，新疆吐鲁番市煤窑沟水库大坝工程混凝土面板澆筑可以采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量，夏季浇筑时适当的减少浇筑厚度，尽快为面板散热。

大坝是整体进行浇筑的，在浇筑时可以在混凝土面板下预埋水管，在浇筑之后尽快在水管中注入冷水，为混凝土面板内部进行散热，但是在散热过程中要注意的不能造成面板出现温度急剧下降的情况，温度变化过大也会导致温度应力下降，降低大坝面板的荷载能力。

（2）新疆吐鲁番市煤窑沟水库大坝混凝土浇筑是属于大体积浇筑，为了防止大坝混凝土面板出现裂缝，可以适当改善其约束条件。

在进行混凝土面板浇筑的时候，要将大体积面板进行规格划分，合理的分割面板面积，适当的减小浇筑面积，从而达到降温的作用。

基础是整体浇筑的，在浇筑的时候要避免基础过大导致浇筑规格起伏过大，在浇筑的时候要合理安排工期，不要说使用高差较大的浇筑方式，容易造成温度应力变化，降低大坝的抗拉能力。

改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。

（3）纵向的裂缝防治措施与横向的防治措施大同小异，却又有着不同注意点，在防治纵向裂缝上，因注意对于因为填土的时候没有进行全方面的压实而产生了纵向裂缝这就是原因，我们应该在浇筑中就必须，绝对的严格的安装规要求浇筑，绝不能在填料中加腐殖土，淤泥跟一些容易被分解的东西，在确保压实度满足规范要求时我们就有着很好的防治措施使得有效的防治混凝土项目裂缝。

3.总结

在现代化建设的进程下，技术的创新以及质量的强力监督都是为了确保水库大坝建设的进度以及水库大坝建设的安全指数，在加大对技术的管理以及质量的监督都是在不断的取得进步。在现代化的建设手段下，新疆吐鲁番煤窑沟水库大坝混凝土温度应力与温度防裂研究较为全面，在混凝土路面出现裂缝的情况时，结合实际的问题，积极采取有效措施，对于混凝土温度应力与温度防裂有效的防治手段。

参考文献：

[1]孙光礼，段亚辉.边墙高度与分缝长度对泄洪洞衬砌混凝土温度应力的影响[J].水电能源科学，2013，03.

[2]张晶晶，魏水平，王飞，等.某水库导流洞改建泄洪洞衬砌方案对比[J].人民黄河，2014，04.

[3]郭杰，段亚辉.溪洛渡水电站导流洞不同厚度衬砌混凝土通水冷却效果研究[J].中国农村水利水电，2011，12.

[4]陈哲，段亚辉.徐变与应力松弛对泄洪洞衬砌混凝土温度应力影响分析[J].中国水运（下半月），2013，12.