水工重力壩溫度裂縫成因及控制措施

摘要：水工重力壩混凝土裂縫問題比較常見，并且嚴重威脅壩體根基安全穩定功效。此類裂縫一旦衍生，混凝土抗滲潛質、耐久性能都會相繼潰散，現場秩序一片嘩然，涉及經濟損失結果慘重無比。因此，本文決定利用各類先進科技手法針對其裂縫成因進行有機拆解，并詳細制定管控措施，杜絕任何安全事件的滋生，為國家水利事業長遠發展灌輸更多適應活力。

關鍵詞：水工重力壩；混凝土材質；溫度裂縫；成因原理；控制措施

前言：裂縫隱患是混凝土水工重力壩建設過程中首要關注的架構質量細節，防縫工作要求相對嚴格一些。此類重力壩設計的基本假定標準就是竭盡全力維持混凝土結構的完整性，而貫穿縫等正是摧毀整體穩定功效的罪魁禍首，造成大壩承載能力大范圍降低。依照力學角度審視，潰壩結果是地基內部損傷積累蛻變過程，我國長期以來各地水電站安全檢查工作中，大約占據60%左右的大壩個體存在裂縫現象。所以，對裂縫成因以及整改措施進行系統驗證、解析，對于穩固重力壩安全實效來講現實意義重大。

一、水工重力壩溫度裂縫成因研究

水工重力壩溫度裂縫成因機理結構較為復雜，經過長期實踐研究，特別是各類實驗器材和科學技術不斷整改前提下，施工主體隨時可以利用掃描電鏡、超聲波探測等高端手法進行重力壩材質微觀裂縫窺探。混凝土具體是按照水泥、摻合料、外加劑等實施混合搭配的漿體，硬結之后集合固、液、氣三相，屬于某種多元、非勻質水泥基復合材料。另外，混凝土彈性模量以及抗拉強度都很難控制，特別是在受約束條件下一旦產生任何收縮跡象，拉應力作用基本都會超過既定階段材質抗拉強度，造成溫度裂縫。混凝土在建筑成型后期，骨料對漿體收縮反應造成一定程度的約束，內部微裂縫在外部溫度、荷載因素綜合影響下，便可轉化成為肉眼清晰可見的宏觀裂縫結果。

水工重力壩多采用大體積混凝土構建，結構斷面尺寸較大，建筑后期由于水化熱反應使得架構內部溫度全面提升，加上彈性模量不足，徐變較大，升溫造成的壓應力明顯過低；隨著溫度逐漸下降，彈性模量同步增大，徐變又會減小，此時拉應力作用將不可估量。而這部分混凝土大都裸露放置，表面不是浸泡于水中就是與潮濕空氣接觸，如若氣溫、水溫條件等與混凝土凝固溫度產生嚴重落差，便會造成拉應力的反彈現象。水工大體積混凝土大多數是不經過配筋改造的，具體利用自身承受拉應力作用，裂縫突發現象也就持久不下。

二、水工重力壩溫度裂縫類別樣式探討

基本表現為表面、深層以及貫穿三種狀況。

（一）表面溫度裂縫

重力壩搭建需要大量的混凝土材質，尤其大體積混凝土結構建筑后期，水泥透過硬化環節必然釋放一定范圍的水化作用，并且聚集在材質內部不會輕易散發出去，并與表面溫度產生極大差異效果。當這部分溫差數據超過預期設計指標時，結構內部壓應力油然而生，表面拉應力便也不受控制。要知道，混凝土本身脆性特征顯著，一旦說表面拉應力作用超出材質自身極限抗拉標準時，表面溫度裂縫也就全面擴散。處于施工階段中期，外界氣溫驟降現象必將令裂縫問題廣布，這主要是由于外界氣溫與混凝土澆筑溫度維持正比關聯，外部溫度驟降與材質內部緩慢降溫反應形成鮮明對比，使得梯度作用深刻，釋放結構開裂幾率。特別是在冬季寒潮多發時段，必須認真處理表面保護工作，否則裂縫危機必然席卷整個工程現場，造成重力壩安全穩定性能的喪失，不利于相關事業長期可持續發展目標的實現。

（二）深層溫度裂縫

表面裂縫形成過后，如若材質仍舊長期暴露在上下游面，混凝土內部溫度持續降低，會形成某種非線性溫度場，使得異質化單元變形秩序紊亂，溫度應力會在表面裂縫端部集中分布并向縱深方向拓展。當這部分表面裂縫現象距離基礎約束中樞較遠時，就會逐漸過渡成為深層裂縫。因此，防護措施首要任務就是扼制表面裂縫現象的滋生，尤其是基礎部位。

（三）貫穿溫度裂縫

具體由材質降溫、收縮反應產生，大體積混凝土澆筑初始階段，現場升溫局勢以及塑性效應顯著，彈性模型不高，變形、溫度應力較小，大多數是可以忽略不計的。混凝土開始降溫環節時，散熱會造成結構面的收縮，加上硬化轉變前提下，因為內部水分過度蒸發和膠凝功能貫穿，混凝土收縮速率便大范圍提升。上述兩類收縮過程都會受到基層結構約束，并且當拉應力超出混凝土極限抵抗潛質時，就會衍生慣性裂縫效果。其會嚴重撕裂結構整體功能和耐久潛質，致使水工重力壩不能正常使用，安全隱患更加突出。

三、防止水工重力壩溫度裂縫問題的必要措施分析

為了有效扼制重力壩溫度裂縫隱患，設計主體可以考慮降低材質澆筑溫度，將各類區域溫度梯度控制在合理范圍內，改善現場約束條件，使得混凝土自身抗拉強度盡量達到驗證標準。

（一）降低澆筑溫度以及水化熱反應

首先，優先選取低發熱量的水泥，包括礦渣、明礬水泥等，大致能夠減少絕熱溫升效應；其次，設置骨料改善級配，必要時摻入適量的塊石，減小砂率，使得水泥用量盡量穩定在450kg/m3下部位置，以此扼制水泥水化熱功能；再次，向混凝土內部摻入一定數量的具備減水、凝緩作用的外加劑，使得最終拌合物流動、保水性合乎標準，為分層施工奠定深刻適應基礎，全面減少水化熱反應；最后，主動規避炎熱夏季施工活動，切勿在中午時段進行建筑改造。例如：如現實條件決定必須強行高溫季節施工時，便有必要在骨料堆放位置放置遮陽板，杜絕日光直射現象。

（二）強化混凝土的全程養護力度

混凝土澆筑后期，必須在第一時間內運用濕潤草簾進行覆蓋保護，注意定期進行灑水，確保養護時間能夠盡量延長，而材質表面也能緩慢冷卻。在寒冷環境中，混凝土還需設置必要的保溫措施，避免寒潮過分侵蝕結果。處于壩岸交接位置的混凝土在拆模期間，需要盡快回填土，躲避氣溫較大變化造成的有害影響現象，另外也可有機降溫，規避裂縫過度蔓延危機。

（三）全面調試結構約束條件

合理安排施工工序，分層、分塊澆筑。由于大體積混凝土的溫度應力與結構尺寸相關，混凝土一次澆筑的結構尺寸越大，溫度應力越大。因此采用該措施有利于減輕約束、縮小約束范圍和進行散熱，確保混凝土自由伸縮達到釋放溫度應力的目的。另一方面，避免應力集中。在孔洞周圍、斷面突變部位、轉角處等，由于溫度變化和混凝土收縮，會產生應力集中而導致裂縫。為此，可在孔洞四周增配斜向鋼筋、鋼絲網；在斷面突變處，可作局部處理使斷面逐漸過渡，同時增配抗裂鋼筋。

結語：水工重力壩溫度裂縫成因問題十分復雜，包括內部水化熱反應以及外部溫度條件等，都將造成深刻影響，需要工程規劃主體依照現場實際狀況進行具體分析。盡量選取標準水泥品種與用量，同時摻入適量的混合材料與外加劑，優化配合比形態并做好日常監護工作，這是穩固水利建筑安全與生產價值的必要手段，應該引起管理主體的全面重視和廣泛應用。

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