总结实践，希望对同类工程有借鉴作用。
【关键词】水工大体积混凝土；无缝设计；温度裂缝控制
前言
无缝设计施工技术的基本原理是UEA混凝土补偿收缩原理，遵循“抗放兼备，以抗为主”的原则，为防止荷载裂缝设沉降缝，为防止混凝土干缩和温差裂缝设后浇缝，而后浇缝是一种扩大伸缩间距和取消伸缩缝的有效措施，因为这种缝只在施工期间存在，其目的是取消结构中的永久伸缩缝，它既是施工措施，也是设计手段。
水工大体积结构混凝土工程诸如大坝、溢洪道闸室、大型设备混凝土基础以及高层建筑板等.一般规定，混凝土厚度超过1 m的称之为大体积混凝土.由于水泥水化产生的水化热，可使混凝土内部最高温度达50～60℃，当混凝土内外温差超过25℃时，有可能导致大体积混凝土工程出现温差裂缝。为控制温差裂缝，通过某水电站厂房蜗壳层大体积混凝土与进水口底板大体积混凝土温控的试验研究和工程实践，提出UEA补偿收缩混凝土的无缝设计施工方法，供同行参考。
1 工程概况
广东省内某水电话，是一座具有航运及水利发电的水利枢纽工程.坝址以上控制流域面积为5 094 km2。电站正常蓄水位为高程V 36.5 m。河干游右汉道为17孔闸坝，厂房工程位于河干流左汉道河床，为河床式厂房，共安装6台轴流式发电机组，总装机容量7 500kW。
该工程于2010年12月25日开工，混凝土入仓手段采用混凝土输送泵直接入仓。厂房基础强约束区分仓高度控制在1.0 m以内，脱离基础约束后，混凝土的分仓高度不超过2.5 m.主厂房基础大体积混凝土V 23.735～V 26.235于2011年1月3日～2011年3月25日浇筑完成，施工过程中未出现裂缝.尾水墩混凝土V 26.235～V 28.235于2011年4月25日～2011年5月25日浇筑完成，蜗壳层混凝土V26.235～V 31.10于2011年4月10日～2011年7月25日浇筑完成，进水口底板大体积混凝土V 28.10～V 31.10于2011年5月10日～2011年8月10日浇筑完成，上述部位混凝土浇筑完成3～5 d后，即出现裂缝。
2裂缝分布与成因
2.1裂缝分布
4～7月属高温季节，水电站厂房混凝土工程在5#、6#机蜗壳层V 26.235～V 28.735首次出现深层裂缝后，即采取仓内喷雾、采用地下水预冷骨料、浇筑仓面覆盖保温被等降温措施，但并无明显效果，只是将裂缝产生的时间由原来的3 d往后推延了1～2 d。
经仔细勘察绘制裂缝分布图并认真分析后，无论是进水口底板与尾水墩裂缝，还是蜗壳层裂缝均按分仓浇筑高度整层贯穿，裂缝宽度都在0.05～0.02 mm之间，且裂缝都发生在孔洞周边（蜗壳层裂缝）、结构突变（尾水墩裂缝）、整体结构邻位约束的构件中部（进水口底板裂缝）等应力集中部位，裂缝都在混凝土浇筑完成3～5 d后产生，呈明显的温度裂缝特征.
2.2 裂缝成因
该工程产生裂缝的原因有很多，如原材料级配不合理（混凝土原材料由业主供应，为节约投资，混凝土所用砂与卵石等原材料均就地选取天然料.经试验室筛分试验分析，砂与卵石级配极不合理，有机质含量超标且可见大泥团等杂质）、水泥用量较多（强度等级C20混凝土水泥用量为350 kg/m3）、水灰比偏大（试验室提供生产用的水灰比为0.6）、砂率偏高（为保证混凝土的流动性、粘聚性和保水性，以便于泵送和浇筑，混凝土的砂率为45%）等原因，但裂缝产生的根本原因是温度应力。形成大体积混凝土温度裂缝的原因有内部约束应力和外部约束应力两种情况.泵送混凝土特别是在高强度、大流动性条件下，由于水泥用量多，单位用水量大，砂率高和掺化学外加剂，大体积混凝土浇筑后由于水泥水化热而产生的内部温度比混凝土表面温度高，内部的热膨胀也比表面大，混凝土中心将产生压应力而表面将产生拉应力。这种由于内部和表面温度的差异产生的应力就是内部的约束应力.当内外温度差大于25。C时，此时表面混凝土抗拉强度抵挡不住这种应力，就会产生表面裂缝.当水化热值释放过后，混凝土处于降温阶段，混凝土内部和表面将产生较大的温度梯度，此时混凝土体积将产生收缩变形.混凝土在硬化过程中，多余水份蒸发，水化物逐渐凝结硬化，也引起混凝土体积收缩，这两种收缩受到下部地基或混凝土结构的限制，因而产生外部约束应力，呈拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度，则混凝土将出现垂直裂缝。
3裂缝的防治措施
结合工程的原材料供应条件、工程裂缝产生的根本原因，提出UEA补偿收缩混凝土的无缝设计施工方法，不仅大幅度提高了混凝土的抗裂防渗性能，防止了温度裂缝的产生，同时还具有补偿收缩、抗冻耐
蚀的综合功能。
3.1 无缝设计的理论依据
3.1.1 UEA补偿收缩的基本性能UEA以10%～12%内掺（取代水泥率）水泥中，可拌制成补偿收缩混凝土，其限制膨胀率为0.02%～0.04%，在钢筋和邻位约束下，可在混凝土中建立0.2～0.7 MPa的预压力，这一预压应力大致可抵消混凝土硬化过程中产生的收缩拉应力，使结构不裂或控制在无害裂缝范围内。工程使用的水泥是当地水泥厂的425#中热矿渣硅酸盐水泥，掺与不掺UEA的混凝土对比试验表明：掺UEA混凝土的强度、弹性模量等与普通混凝土基本相同，但抗渗标号比普通混凝土提高1～2倍；掺入UEA的混凝土，可降低水泥水化热.
3.1.2 UEA混凝土补偿温差收缩的作用
工程强度C20混凝土水泥用量为350 kg/m3试验结果表明：UEA的膨胀作用主要发生在14 d以前，用于补偿混凝土的干缩；但在14～90 d仍有小量膨胀，用于补偿冷缩（见表2）.冷缩和干缩的联合补偿的模式（见图3）表明应该采用补偿作用较大的小限制收缩混凝土，或设置小的基础或邻块限制。考虑当地环境温度的补偿干缩后的最终曲线如图3中曲线④，曲线④是根据温度收缩即最大冷缩值来选定的，它同时又考虑到干缩，所以能够对冷缩进行联合补偿。
首先确定混凝土冷缩变形曲线①和气温变化引起的冷缩曲线②，最后选定适宜的限制膨胀：和温养膨胀时间来对上述两种主要冷缩补偿.为了防止表层开裂，应在混凝土中贮存一定的补偿收缩能力。
由图3可知，当降温在早期大量产生时，温养下的补偿收缩混凝土正在进行膨胀，直到￡2当（￡2—S2+￡2）—ST=0或不超过极限拉伸SK时，就达到补偿冷缩的目的。故采用UEA补偿收缩混凝土是控制大体积结构工程裂缝的有效方法。
①为混凝土冷缩变形曲线，②为气温变化引起的冷缩曲线，③-①+②；④符合冷缩和干缩联合补偿最终变形曲线，ST为最大冷缩（平均值）；D为最终变形，S2为限制收缩，Se为弹性压缩。
3.2无缝设计技术的实施效果
基于UEA补偿收缩混凝土的无缝设计施工方法，工程泵送混凝土掺入10%～12%UEA-E高效混凝土膨胀剂后，水泥用量由原来的350 kg/m3降为305 kg/m3，因而大大减少了混凝土的水化热，从而降低了混凝土的内部温度。减小了混凝土内部和表面的温度梯度，降低了温度裂缝产生的几率，同时也节约了工程成本。
工程高强度、大流动性的泵送混凝土，掺入10%～12%UEA-E高效混凝土膨胀剂后，由于水泥用量的降低，在水灰比小变的前提下，同时降低了单位用水量，减小了砂率.混凝土中的水泥浆体也随之减少，从而减小了混凝土的干缩，降低了温度裂缝产生的几率。
掺入UEA-E高效混凝土膨胀剂后，由于混凝土的膨胀补偿混凝土的收缩，同时在混凝土中建立了0.2～0.7 MPa的预压力，抵消混凝土硬化过程中产生的收缩拉应力，从而使结构不裂或控制在无害裂缝范围内。
UEA补偿收缩混凝土的无缝设计施工方法实施后，工程混凝土除高风速时段表面产生龟裂外，均未发现任何有害裂缝.实施结果表明，采用UEA补偿收缩混凝土的无缝设计施工方法对裂缝的控制与预防是有效可靠的。
4 结语
裂缝产生的原因有很多，包括设计、施工、原材料、运行等方面的多种原因，处理与预防裂缝的措施也应“对症下药”。但只要严格对设计、施工组织、混凝土配料、运输、浇注、养护全过程实施质量控制及管理，就能使裂缝得以有效的控制。
提出的UEA补偿收缩混凝土的无缝设计施工方法，是对泵送大体积水工混凝土温度应力产生的裂缝进行有效预防与控制的新方法，其他种类的水工大体积混凝土的温度控制与预防也可借鉴。
参考文献
[1] 徐之青，水工混凝土温控防裂的理论与应用研究[D]，河海大学，2003
[2] 杨译哲，水工大体积混凝土温控与防裂研究，[J]科学时代，2015
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