【摘 要】 拉西瓦水电站位于西北高寒地区，气温变幅大，昼夜温差大，寒潮频繁且伴随大风，混凝土表面极易开裂，再加上冬季施工期长，气温低，工序多，难度大。根据温控要求高温季节施工、冬季施工等需实施不同的措施，来预防混凝土裂缝。
【关键词】 大体积 混凝土 裂缝 成因及预防
拉西瓦水电站坝址区地处中纬度内陆高原，属典型的大陆性气候，冬季漫长，夏季凉爽，气候日差较大，无霜期短。多年平均气温7.2℃，多年平均降雨量259mm，蒸发能力2004mm，一年中寒潮出现频繁，多年平均10.2次，年冻融循环次数最大117次，日温差大于15℃的天数全年平均190天。
由于电站位于西北高寒地区，气温变幅大，昼夜温差大，寒潮频繁且伴随大风，混凝土表面极易开裂，再加上冬季施工期长，气温低，工序多，难度大，混凝土早期极易受冻，所以防止混凝土开裂是工程施工的重点。
1 混凝土裂缝产生的原因分析
拉西瓦水电站在大坝混凝土施工过程中严格按施工组织措施和规范要求进行控制，但在逐仓进行仓面裂缝、立面裂缝的全面检查中，发现仓面Ⅰ类缝2条、Ⅱ类缝14条、Ⅲ类缝45条、Ⅳ类缝7条；Ⅴ类缝1条，合计69条裂缝。质量人员及专业监理工程师在现场依据（LXW B09A-2006）第A 版《大坝混凝土裂缝处理施工技术要求》进行各条裂缝的定性并确定处理方法。根据各条裂缝检查发现的时间分析主坝裂缝集中出现在以下时段：（1）由于坝基岩石破碎等造成基础面凸凹不平，导致应力分布不均以及2006年盖重固结灌浆施工造成混凝土浇筑长间歇2～3个月，产生11条III类裂缝；（2）2007年7月20日自然灾害事故造成混凝土浇筑长间歇3个月，造成裂缝44条，其中II类裂缝12条，Ⅲ类以上裂缝32条；（3）2006年和2008年由于缆机故障造成混凝土长间歇各1个多月，经检查发现裂缝12条，其中II类裂缝2条，III类以上裂缝10条。
分析裂缝产生原因：第一、因为从混凝土生产、运输、混凝土温控及出现裂缝的各仓号浇筑过程分析均符合施工要求，无异常现象发生；第二、各仓号在收盘后均采用先铺塑料布后盖保温被的方法进行保温养护，在仓号准备过程中凿毛后及时覆盖保温被，没有混凝土面长时间裸露的现象，冬季施工严格控制坝面不得上水，而且保温养护过程中各坝段均有专人负责；第三、立面均采用双层保温材料保温。
上述分析看混凝土质量满足施工要求，裂缝产生并非施工质量造成。则主要是由于混凝土浇筑间歇时间太长和混凝土内外温差较大产生的温度裂缝。因大坝混凝土体积大，受自身和周围介质的影响，在温度、湿度变化和周边基础约束的作用下，产生很大的约束力，容易产生裂缝。混凝土裂缝从形式上可分为表层、深层、贯穿三种裂缝，根据裂缝的活动性可分为死缝和活缝。
（1）在混凝土浇筑后外界气温突然下降，在混凝土内外部产生较大温差，使混凝土表面产生很大的温度拉应力，形成表面裂缝（Ⅰ—Ⅲ类裂缝）。
（2）混凝土在浇筑后，因塑性收缩和缩水收缩而产生的表面收缩裂缝（Ⅳ类裂缝，处理措施采用在裂缝两侧开V（或U型）槽，然后根据裂缝的活动情况选择充填材料如水泥沙浆，丙乳砂浆等）。
（3）混凝土在凝固初期产生大量的水化热，致使内部温度迅速升高，体积膨胀扩大，此时由于受基岩或前期混凝土的约束产生压应力。在混凝土凝固后期冷却收缩时，则产生拉应力，且拉应力大于升温膨胀产生的压应力值。当拉应力超过混凝土的极限抗拉应力时，则会在混凝土内部产生裂缝，可能发展成贯穿裂缝，对结构造成极大的破坏（Ⅴ类裂缝，处理措施采用水泥灌浆或化学灌浆，常用化灌材料有环氧浆液、丙凝、甲凝等）。
由于前两方面原因引起的裂缝，只要我们按照规范要求进行正常的养护，均可以得到有效控制和避免。而第三方面由水泥水化热引起的较大温差则是大体积混凝土产生温度裂缝最直接、最根本的原因，也是我们在施工中必须克服的重点问题。
2 混凝土裂缝产生的预防措施
根据《块体基础大体积砼施工技术规程》YBJ224-91规定，大体积混凝土工程施工前，应对施工阶段大体积混凝土浇筑块体的温度进行验算，确定施工阶段大体积混凝土浇筑块体的升温峰值、里外温差及降温速度的控制指标，制定温控施工的技术措施。通过温控施工技术措施的落实，确保施工质量、防止有害裂缝、特别是贯穿裂缝的产生。在拉西瓦水电站大坝混凝土浇筑中采取的措施有：
2.1 温度控制标准计算
（1）大坝混凝土基础允许温差计算。（2）大坝混凝土允许最高温度计算。（3）上下层混凝土温差控制。（4）混凝土允许出机口温度。（5）冬季混凝土出机口温度控制标准。（6）混凝土允许浇筑温度。（7）浇筑层厚及层间歇期。（8）混凝土热学性能计算。（9）水泥水化热。（10）混凝土导温系数、导热系数试验。（11）混凝土比热。（12）混凝土绝热温升。
2.2 在高温期降低混凝土出机口温控措施
根据气温，5～9月份出机温度要满足混凝土在高温季节的浇筑要求，必须将出机口温度在计算结果的基础上降低7～17℃，采取以下措施：（1）原材料降温：各种原材料中对混凝土出机口温度影响最大的是骨料温度，水的温度次之，水泥的温度影响较小。采用风冷骨料和加冷水拌合的方法降温，石子温度可降至3℃；对于拌和用水，基础约束区混凝土5～9月份采用4℃制冷水拌和，非基础约束区混凝土6～8月份采用4℃～6℃制冷水拌和。基础约束区混凝土拌和时，仅靠原材料降温无法满足高温季节出机口温度要求，还必须采用加冰拌和的方法进一步降低混凝土出机口温度，而非基础约束区混凝土拌和时通过原材料降温即可使出机口温度满足设计要求。（2）加冰拌和：加冰拌和时，冰屑在拌和过程中将吸收80kcal/kg的潜热，可进一步降低混凝土的出机口温度，因此，通过原材料降温和加冰拌和，即可将高温期混凝土出机口温度控制在允许范围内。（3）混凝土入仓温度、浇筑温度的温控措施：混凝土入仓温度取决于混凝土出机口温度、运输工具、运输时间和转运次数。降低浇筑温度以降低混凝土最高温升，从而减小基础温差和内外温差并延长初凝时间，对改善混凝土浇筑性能和现场质量控制都非常有利。混凝土浇筑过程中的热量倒灌较多，在实际施工时采取加快混凝土运输、吊运和平仓振捣速度、仓面喷雾等措施以减少或防止热量倒灌。
防阳隔热设施：立罐、侧卸车等混凝土的容器侧壁用隔热材料进行防护，以有效控制混凝土在运输途中的温度回升；现场浇筑仓面喷雾，可降低仓面环境温度3～6℃。混凝土振捣后表面立即用聚乙稀卷材覆盖。
加强管理，各施工环节统一调度，紧密配合加快施工，尽量缩短高温季节混凝土浇筑覆盖时间。
避开高温时段浇筑，白天高温时段做备仓工作，浇筑工作安排在下午16时至次日上午10时进行。
2.3 混凝土冬季施工综合防裂措施
（1）防止骨料冻冰结块，混凝土拌和楼料仓内采用热风对粗骨料进行加热，骨料加热温度满足冬季混凝土各月出机口温度的要求；（2）混凝土采用热水拌合，控制拌合水温不超过60℃；（3）严格控制混凝土的浇筑温度为设计温控标准，其各月相应出机口温度达到相应温控标准的要求；（4）在基岩面上或所有混凝土面上浇筑新混凝土前，采用暖棚、蒸汽、电热毯等措施将其表层混凝土升温至2～3℃以上，加热深度不小于10cm；（5）仓号开盘时间安排在白天，并在夜间气温达到最低之前收盘。当日平均气温低于-10℃时，采用前文所述的暖朋法施工，并要求维持暖棚内温度在3℃～5℃以上；（6）为避免混凝土表面受冷击应力作用，凿毛清理工作放在白天10点以后、下午18点以前日照较好时段揭开保温材料进行；（7）混凝土永久面和临时面严格按要求进行保温，坝体廊道口、门库、栅库、门槽等孔洞部位用篷布封堵进行挡风保温，防止冷空气对流。
2.4 通水冷却
为满足混凝土的冷却要求，施工时设计下发的《河床坝段温控技术要求》中明确：（1）水管间距距冬季（11月～3月）基础约束区按1.5m（垂直间距）×1.5m（水平间距），其它季节基础约束区按1.5m（垂直间距）×1.0m（水平间距）（基础第一层也应埋设冷却水管），脱离约束区按1.5m（垂直间距）×1.5m（水平间距）布置，埋设时要求距上、下游坝面、接缝面、坝内孔洞周边1.0m～1.5m。（2）对基础约束区，4月～10月浇筑混凝土，除1#～3#、20#～22#坝段水管间排距为1.5m（垂直间距）×1.5m（水平间距），其余坝段按1.5m（垂直间距）×1.0m（水平间距）（基础第一层也应埋设冷却水管）布置。冬季（11月～3月）按1.5m（垂直间距）×1.5m（水平间距），对非约束区砼，水管间排距按1.5m（垂直间距）×1.5m（水平间距）布置。埋设时要求距上游坝面1.0m、距下游坝面1.5m～2.0m，不允许蛇形冷却水管穿过横缝及各种孔洞。
2.5 混凝土的养护
拉西瓦电站的坝体为双曲薄拱坝，由于地处寒冷地区，加之坝基弹模较高，因此拉西瓦大坝与国内同等类型的坝相比，混凝土温控标准更高、更严。如何满足混凝土温控标准的要求，是工程施工的重点问题，主坝混凝土养护主要采用洒水养护的方法，可以进行人工洒水、自流和机具喷射的方式使混凝土表面在要求的时间内保持长时间湿润。
所有混凝土连续养护时间不少于28天，设计有特殊要求的部位延长养护时间。养护在混凝土浇筑完毕后12～18h及时进行，使混凝土表面经常保持湿润状态。对于新浇混凝土表面，在混凝土能抵抗水的破坏之后，立即覆盖保护材料使表面保持潮润状态；泵送混凝土养护时间不少于28天，28天后仍在表面覆盖保护材料进行保护。
综上所述，采取一定的措施能防治裂缝的产生，但裂缝的产生原因诸多，对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题，尤其是大体积混凝土裂缝控制，需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。随着我国对混凝土耐久性研究的不断深入，材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高，相信大体积混凝土裂缝问题将会逐渐得以圆满地解决。
参考文献：
[1]水电施工组织设计.
[2]拉西瓦水电站大坝施工组织设计.
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