混凝土温控及防渗、防裂措施水平研究
一、混凝土温控及防渗、防裂措施调研
通过对国内发行的各种期刊中涉及对混凝土温控及防渗、防裂措施的查阅，来了解国内在混凝土温控及防渗、防裂方面的措施水平，所摘取的内容如下： 1、大体积混凝土坝的温度控制措施：
（1） 材料控制。具体措施从混凝土的减热和散热两方面着手。
① 减热：改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加减水剂等措施减少混凝土中的水泥用量；采用低热量的水泥；拌合混凝土时加冰水或用冰水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；当加冰水拌合不能满足要求时，通常采取骨料预冷的办法。
② 加速混凝土散热：采用自然散热冷却降温；在混凝土内预埋水管通水冷却。 （2） 施工措施。 ① 合理的分缝分块；
② 合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露； ③ 加强混凝土坝的保温养护。 2、面板裂缝的控制措施： （1） 减少收缩裂缝的措施
第一， 减少塑性收缩。施工时要严格控制水灰比；避免过长时间的搅拌造成离析；下料时速度要适中，不宜太快；振捣要密实。 第二， 控制混凝土桥面板表面湿度，减少不均匀收缩。预制桥面板梁要尽量延长拆模时间，拆模后立即包裹塑料薄膜并及时洒水养护，桥面板顶面也可采用挡土埝浇水养护的方法。 第三， 桥面板要尽量采用普通硅酸盐水泥、吸水率小的骨料和保水性好的外加剂，严格控制水灰比；控制振捣强度，以免骨料离析。
（2） 避免施工工艺不合理、操作不规范产生裂缝的措施
第一， 采用经有资质实验室检验合格的水泥、骨料及外加剂； 第二， 严格按有资质的实验室出具的配合比控制混凝土配合比； 第三， 做好技术交底工作，严格按施工规范施工，严把质量关。
3、本文以红水河乐滩水电站3#机组和百色水利枢纽RCC坝为背景，以光纤分布式温度测量系统为手段，研究大坝混凝土结构温度场分布式光纤传感监测的部分成果，包括光纤分布式温度测量系统成果的可靠性和准确性、光纤传感网络和埋设工艺、混凝土水化热的释放过程、冷却水管的作用效果、温度随混凝土浇筑层厚度等的变化规律等。最终得出以下结论： （1）三维光纤分布式传感网络的温度监测与传统的砼大坝温度监测相比较，其测值基本吻合，监测资料符合客观实际，成果可靠。它具有不受电信号干扰、获取信息量大、能实现分布式网络监测、易于形成自动化监测系统等优点。
（2）光纤分布式传感网络的温度监测对了解坝体内的温度梯度；建立大坝三维温度场；控制施工期坝体内、外的温差，防止裂缝的产生等提供了先进可靠的测试手段和技术。这些成果都对发展大坝安全监测理论、技术和仪器做出积极的贡献。
（3）光纤分布式传感技术应用于水电工程，埋设技术与工艺是成败的关键。本文提出了\支架法\、\贴附法\、\沿槽法\等，为光纤传感技术在大坝安全监测中的应用奠定了良好的基础。
（4）通过分布式光纤传感测温技术的引进和实现，积累了不少宝贵的工程实践经验，为正在进行的渗流分布式光纤监测技术的二次开发提供了坚实的理论基础和技术保证。
4、由于抗渗标号没有时间和渗透量的定量概念，不能确切反映碾压混凝土的渗透性能，而
且抗渗标号不便于在工程设计中使用，不能象渗透系数那样直接应用于渗流计算中，也难以把现场压水试验结果与之联系。因此，许多学者建议采用渗透系数来评价碾压混凝土的抗渗性能。虽然在有关文献中能找到这二者的关系，但主要是针对常态混凝土，而且多为依据室内制作试件的试验得出的研究结果。本文提出一种确定碾压混凝土渗透系数与搞渗标号间关系的思路和方法，并在高压多功能渗透仪上进行碾压混凝土大量芯样的抗渗试验和渗透试验，试验芯样均取自国内某碾压混凝土坝，基于试验成果，建立碾压混凝土渗透系数与初渗压力（芯样表面开始出现渗水时的水压力）间的相关关系，根据抗渗标号的定义，给出碾压混凝土渗透系数与抗渗标号间的初步关系，为碾压混凝土渗透系数与抗渗标号的换算提供参考依据。通过采用最小二乘法按拟合得到碾压混凝土渗透系数与搞渗标号的初步关系式如下： 二级配碾压混凝土： 整个坝体碾压混凝土：
5、在混凝土中掺粉煤灰是改善混凝土性能的有效措施，但掺粉煤灰将使混凝土的早期力学性能下降，通过试验得出，粉煤灰掺量在30%以内时，强度的降低率与粉煤灰掺入率相当，掺量超过30%时，强度下降较大。电镜观察表明，随着龄期的增加，粉煤灰颗粒发生水化反应，产生水化硅酸钙纤维状晶体，这些水化晶体产物的增加和与水泥石整体紧密联结，逐步提高了粉煤灰混凝土的力学强度，使粉煤灰混凝土后期强度得到提高。针对粉煤灰混凝土的特点，通过掺外加剂的方法进行研究，得出改善粉煤灰混凝土早期为学性能较为理想的措施如下：
在粉煤灰混凝土中复合掺用早强剂、减水剂和引气剂能有效改善早期力学性能，有利于粉煤灰混凝土抗裂能力的提高，特别是极限拉伸值的增加和弹模的下降正是提高抗裂性所期望的。通过掺复合剂，可以使掺20%的粉煤灰混凝土为学性能不致降低，适当的含气量也使粉煤灰混凝土的抗冻性在为改善。 6、预防混凝土裂缝的措施：
（1）合理选用原材料，降低混凝土水化热温升 ① 采用发热量低的矿渣水泥； ② 优化配合比设计； ③ 合理选择骨料； ④ 采取双掺技术； ⑤ 选用低流态混凝土。
（2）控制混凝土的入仓温度及环境温度 ① 选择合适的浇筑季节； ② 合理控制混凝土骨料温度； ③ 降低混凝土拌合物的温度； ④ 降低入仓温度；
⑤ 使用的水泥既要新鲜又必须经过一段时间的冷却，不宜使用新出窑的水泥。 （3） 改善施工工艺，减少水化热温升 ① 合理的分层分块； ② 控制间歇时间； ③ 埋设冷却水管； ④ 设置混凝土后浇带。
（4） 布置测温设备，搞好后期养护
① 混凝土表面的保护，可以防止外界高温热量向混凝土倒灌，气温骤变时还可以减小混凝土表层温度梯度及内外温差；
② 在有代表性的位置设测温点，随时了解混凝土浇筑后温度升降情况；
③ 不断观察混凝土保湿状况，定时浇水保湿。
7、通过试验比较了单掺聚丙烯腈纤维、混掺聚丙烯腈纤维和钢纤维混凝土的强度、极限拉伸值、弯曲韧性和抗裂性能，试验结果表明：
（1）聚丙烯腈纤维能抑制混凝土早期塑性及干缩裂缝，提高混凝土早期抗弯韧性，对混凝土抵抗早期裂缝有明显影响，从而保证混凝土抵抗环境侵蚀，增加混凝土耐久性能，但对混凝土后期抗裂性能的改善不明显。
（2）混掺钢纤维与聚丙烯腈纤维较大幅度地提高了混凝土的抗压强度、抗拉强度和极限拉伸值，明显改善了混凝土的弯曲韧性，可同时改善混凝土早期与后期的抗裂性能。
（3）混掺钢纤维与聚丙烯腈纤维混凝土的振捣成型较困难，如混凝土成型不当更易形成裂缝。
8、本文论述了喷射混凝土速凝剂品种和掺量选择问题，讨论了速凝剂凝结时间试验结果的使用方法，根据机口基准混凝土强度与现场大板强度试验结果，提出了喷射混凝土配合比设计方法。试验研究结果表明掺速凝剂水泥净浆凝结时间试验方法，以采用0.35水胶比同时掺用减水剂所确定的速凝剂掺量与实际应用的掺量比较接近。由于影响速凝剂凝结时间因素较多，因此凝结时间试验方法适用于速凝剂品种相对比较，其试验结果不宜作为判定速凝剂是否合格的依据。速凝剂最佳掺量应通过施工确定。无碱速凝剂28d胶砂强度比为100%左右，低碱速凝剂28d胶砂强度比较低只有75%左右。掺无碱速凝剂胶砂初裂时间长，裂缝数量少，低碱速凝剂则初裂时间短，裂缝数量多。综合考虑速凝剂的28d强度比、抗裂性能，为保证混凝土的耐久性，永久工程就使用无碱速凝剂。喷射混凝土配合比设计方法引入机口标准试件强度与大板强度之差的参数，使得喷射混凝土配合比设计方法较为完善。 9、防止混凝土产生温度裂缝的措施： （1）水泥的品种及用量
尽量使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥。充分利用混凝土的后期强度，以减少水泥的用量。因为大体积混凝土施工期限长，不可能28d向混凝土旗加设计荷载，因此将试验混凝土标准强度的龄期向后推迟到56d或者90d是合理的。这样充分利用后期强度则可以第1m3混凝土减少水泥40~70kg左右，混凝土内部的温度相应降低4~7℃。 （2）掺加掺合料和外加剂
在混凝土中掺入一定数量优质的粉煤灰，既能代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应，起到润滑作用，可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性，从而改善了可泵性。特别重要的效果是掺加原状或磨细粉煤灰之后，可以降低混凝土中水泥水化热，减少绝热条件下的温度升高。 （3）骨料控制
在骨料的选择上应该选取粒径大强度高级配好的骨料。这样可以获利较小的空隙率及表面积，从而减少水泥的用量，降低水化热，减少干缩，减小了混凝土裂缝的开展。 （4）优化大体积混凝土的设计
虽然大体积混凝土不布置钢筋或者布筋较少，还是可以在裂缝易发生部位如孔洞周围以及转角处布置一些斜筋，从而让钢筋代替混凝土承担拉应力，这样可以有效的控制裂缝的发展。在设计中利用中低强度的水泥充分发挥利用混凝土的后期强度。在工程结构设计中要特别注意降低结构的约束度。对于混凝土中钢筋保护层的厚度应当尽量取较小值，因为保护层的厚度愈大愈容易发生裂缝。 （5）改进施工工艺
搅拌工艺：在实际浇筑中，采用二次搞料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，可以有效地防止水分聚集在水泥浆和石子的界面上，使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大，从而提高混凝土强度10%或节约水泥5%，并进一步减少水化热和裂缝。
振动工艺：对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振动，可排除混凝土因泌水，在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。
养护工艺：为了严格控制在体积混凝土在内外温差，确保混凝土质量，减少裂缝，养护是一个十分重要和关键的工序，必须切实做好。混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土表层的温差，，防止表面裂缝。 10、通过对三峡三期工程施工混凝土温控资料进行统计分析，有以下几点认识：
（1）混凝土的浇筑温度控制结果表明，混凝土从出机口到入仓的温控措施：控制出机口温度、仓面喷雾、及时覆盖、提高浇筑强度等，对控制混凝土入仓温度及入仓后温度回升都是有效的。
（2）混凝土的内部最高温度控制结果表明，初期通水冷却起到了削锋的作用，削减了大体积混凝土内部矛盾的最高温度，使其不超过允许的最高值。
（3）混凝土的内部中期通水冷却以及表面保温效果好，混凝土未因内外温差和气温骤降而产生裂缝。
（4）接缝灌浆部位的温控结果表明，在灌浆前通水冷却采用的后期冷却水的温度以及通水流量是合适的。 11、三板溪水电站尾水隧洞薄壁混凝土初砌采用了干缩性较大的人工扎制的砂岩骨料为原材料，使用翻模结合泵送混凝土施工工艺，初期各类裂缝较多，通过对裂缝成因的分析，找出了有针对性的控制办法，取得了显著效果，可为类似工程裂缝控制提供借鉴。控制裂缝的措施如下：
（1）改善水泥等原材料品质
由于所采用的水泥和骨料的干缩都偏大，容易产生裂缝，因此要求水泥生产厂家在细度方面进行改，增加水泥降温散热措施和出厂存放时间。在人工砂石料方面，对砂石系统进行改造和完善，增加了棒磨机，减少粗骨料的超逊径，改善了粗骨料的级配。 （2）混凝土配合比优化
混凝土配合比的优化是一个综合性措施，在原材料和工艺要求基本明确和改判后，对混凝土配合比采取了如下优化措施：
① 在配比原材料选用中，优化使用低中热水泥，改善骨料级配，保证砂子细度及选用I级粉煤灰。
② 调整砂率，增大粉煤灰掺量，改善了混凝土的和易性。
③ 使用高效减水剂，适当减小坍落度，其中底拱一般为12~15cm，边顶拱为15~16cm；水胶比由0.467调整为0.45；初凝时间由原来的10~12h调整为6~8h。 ④ 混凝土级配尽量采用三级配。
（3）改进施工工艺，缩短混凝土初砌段长 为保证混凝土有序入仓使浇筑避免初凝，增加下料点，加大入仓强度。缩短混凝土衬砌段长，将每个仓面的分块长度由15m减小到7.5m，增设结构缝，使每块的浇筑强度和各工序的时间间隔也容易得到控制和掌握，确保混凝土浇筑的连续性。 （4）加强围岩地基处理
混凝土浇筑前对基础尖角和凹凸不平部位进行严格的打圆、修整，对底拱凹坑部位提前30d浇筑基础垫层混凝土以避免基岩过大起伏，从而可避免因应力集中面产生裂缝。 （5）加强温控和养护
冬季施工时对浇筑混凝土段的主要通风洞口进行封闭；对过早拆模的混凝土表面采用保温被进行覆盖保温；延长钢模台车的脱模时间。夏季施工时则采取加强混凝土降温、洒水和保水养护等措施。
12、为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。 （1）控制温度的措施
① 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；
② 拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度； ③ 热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热； ④ 在混凝土中埋设水管，通入冷水降温； ⑤ 规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度； ⑥ 施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。 （2）改善约束条件的措施 ① 合理地分缝分块； ② 避免基础过大起伏；
③ 合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。
13、在直岗拉卡水电站中采用了高标号的硅粉混凝土，为了控制混凝土的裂缝，采用了如下措施：
（1）施工过程控制
硅粉混凝土比较粘稠，出机后应尽量缩短运输时间、减少倒运次数，尽快摊铺和振捣，避免坍落度损失。硅粉混凝土早期易产生干缩性开裂，在施工中用篷布采取挡风措施，减少混凝土表面水分蒸发。时间用冲毛机对周围环境进行喷雾降温等措施，保持混凝土表面潮湿。 （2）混凝土养护控制
硅粉混凝土的养护要比常态混凝土的养护时间提前一点。为防止硅粉混凝土早期出现干缩及水分的蒸发，仓面采用塑料膜和草袋双重覆盖。更好的防止由于受烈日的爆晒致使硅粉混凝土表面水分损失过快引起的干缩裂缝。硅粉混凝土的养护重点是其表面始终处于饱和水潮湿状态，并保持28d以上。 （3）混凝土的温控措施
直岗拉卡水电站硅粉混凝土基本在夏季施工，所以在高温季节采取了有效的温控措施，具体措施有：
① 成品骨料用冷水喷洒； ② 混凝土拌制时加冷水和冰；
③ 合理安排车辆，减少倒运次数，加快覆盖速度； ④ 避开高温时段，利用早晚及阴天施工； ⑤ 采用冲毛机对周围环境喷雾。
14、根据当地10朋下旬正负湿（约+12℃~-3℃）波动的施工气候情况和转炉基础的结构特点拟定措施，其技术施工重心为：减少温差、稳定体积、消解应力、慎防裂缝，在施工中具体采用如下措施：
① 选用PS32.5级低热矿渣硅酸盐水泥及缓凝型减水剂，得以消除施工缝，推迟混凝土放热峰。
② 按60d达100üu.k，以及结构核心区30℃~42℃模拟养护条件配制C30混凝土，以便单位水泥乃是降至最低限度。
③ 规范施工工艺：控制混凝土拌全物水灰比W/C<0.40；坍落度（15±1）cm；入模温度10℃~20℃，分段、分层连续浇筑、以利于结构内部散热。结构表面，应在混凝土初凝~终凝将要失去塑性前压实、抹光，以利挤出多余游离水，提高其表面抗拉强度。
④ 持久保湿、强化保湿：混凝土浇筑完毕40min内被覆一层塑料薄膜和两层草垫。注意草垫互相错开，以防止冷空气侵袭致使局部骤冷、钢筋收缩引起混凝土裂缝。核心温度缓慢降