引言：碾压混凝土（RCC）是一种在高碾压度和高密实度状态下采用拌和、运输、摊铺、碾压、入仓、冷却等施工工艺而制成的一种新的筑坝材料，其组成成分为水泥、骨料及胶凝材料，这些材料在搅拌和运输过程中形成新的配合比。在碾压混凝土施工过程中，水化热是影响 RCC性能的关键因素之一，它不仅会引起混凝土温度应力变化，影响混凝土的抗裂能力，还会降低 RCC的耐久性能。

一、碾压混凝土的性能及其应用

1.1碾压混凝土的定义和特点

碾压混凝土是一种采用特殊的混凝土碾压机械和施工工艺，将传统的浇筑方法与现代筑坝技术相结合，实现快速连续施工的一种新型筑坝技术，其特点是：机械自动化程度高；采用高流动性和低坍落度、高抗渗性和高抗压强度的水泥和外加剂；采用混凝土与碾压混凝土相结合的施工工艺；在相同条件下，比传统的浇筑方法可减少现场浇筑的人员数量和劳动强度。

1.2碾压混凝土的应用领域

碾压混凝土具有高强度、高耐久性和高适应性等特点，其中强度最高可达C50。另外，与传统的混凝土相比，其耐久性和抗渗性也更好，可应用于各种不同的工程领域。其中，碾压混凝土筑坝技术是一种新型的筑坝技术，不仅可用于水利工程建设，还可用于水利水电工程建设。随着我国经济的不断发展，碾压混凝土在水利工程中的应用也越来越广泛，如：三峡大坝、丹江口水库、小浪底水利枢纽等。

二、水化热对碾压混凝土性能的影响

2.1水化热的概念和产生机理

混凝土在凝结过程中，由于水泥的水化作用，释放出大量的热能，即混凝土水化热。一般情况下，水化热是由水泥石中活性氧化硅、活性氧化钙与活性氧化镁等水化产物组成的。水化热产生机理主要有：水泥石中活性氧化硅、活性氧化钙与活性氧化镁等水化产物与混凝土内部水分反应放出大量热能；在混凝土内部，由水泥石骨料中的矿物质与周围水中的矿物质反应放出热能；在混凝土中因拌和、运输及浇筑过程中形成的温度差产生热量。

2.2水化热对碾压混凝土性能的影响机理

水化热主要是指混凝土在凝结过程中由于水泥的水化作用而释放出的大量热能，其来源主要有：水泥自身的水化热；骨料颗粒表面吸附水蒸发后形成的热量；由于水泥和骨料颗粒表面不均匀，在水化反应时相互接触产生的热量。温度升高对碾压混凝土性能的影响机理主要表现为：温度升高使碾压混凝土结构物内部产生较大的温差和应力，从而对碾压混凝土结构物产生不利影响。

2.2.1温度升高对混凝土强度的影响

水化热的释放会使混凝土内部温度升高，当温度达到一定值时，会产生内部应力。如果这种应力超过混凝土的抗拉强度时，就会在混凝土中形成裂缝，从而使混凝土的力学性能降低。因此，温度升高对混凝土的强度产生不利影响。般情况下，水泥品种、骨料级配和水灰比是影响混凝土强度的主要因素。因此，在满足设计要求的前提下，可通过调整配合比或掺入引气剂等方法来降低水化热。如掺入粉煤灰时，可将粉煤灰掺量提高到15%～20%；如用低热水泥时，可将水泥用量提高到25%～35%。

2.2.2温度升高对混凝土收缩性的影响

水化热的释放会导致混凝土中的自由水蒸发，使混凝土内部的湿度降低，从而降低了混凝土的收缩性。研究表明，混凝土中的自由水蒸发主要有以下两个方面的原因：第一，由于水化热使混凝土内部温度升高，使得内部空气压力增大，当压力超过混凝土所能承受的限度时，空气就会从内部向外膨胀；第二，由于水化热的释放使混凝土内部湿度降低，导致水化热不能正常释放而变成热能消耗掉。在水化热作用下，混凝土内部温度升高将使体积增大，当外界环境温度降低时，则会导致混凝土内部温度下降，从而造成混凝土体积减小。

2.2.3温度升高对混凝土开裂的影响

水化热的释放会引起混凝土内部温度的升高，而温度升高会导致混凝土内部应力增加，如果这种应力超过混凝土所能承受的限度时，就会在混凝土中形成裂缝。温度升高对混凝土开裂的影响主要有以下几个方面：导致混凝土内部应力增加，从而增大开裂风险；导致混凝土体积减小，从而减少开裂风险；导致混凝土内部湿度下降，从而使开裂风险增加；使混凝土表面产生拉应力，从而增加开裂风险；增加混凝土表面水分蒸发的速率，从而增加裂缝风险。

三、水化热管理策略

3.1冷却水管的设计和布置

碾压混凝土坝在设计时一般要求整个坝体按全断面均匀布置冷却水管，为使水管均匀分布，冷却水管在坝体中的位置一般以靠近上游面及左右对称的位置为主。在选定冷却水管位置时，应综合考虑各方面的因素，如：最大水化热与最小水化热之差；混凝土配合比；上游面及左右对称的位置；浇筑方式。在选择冷却水管时，应根据具体情况合理布置。

3.2冷却水管的工作原理

RCC在浇筑过程中，混凝土会发生水化反应，但混凝土的温度主要由水化热决定。通常情况下， RCC在浇筑初期和中期，其最大水化热可达最高温度的80%～90%；在后期，混凝土的最高温度逐渐降低，且变化幅度也逐渐减小。在 RCC浇筑过程中，通常将冷却水管设置于上游面和左右对称的位置。通过冷却水管的合理布置和及时通水，可以有效地降低 RCC的水化热和降低混凝土表面温度，从而达到预防 RCC产生温度裂缝的目的。

3.3冷却水管对碾压混凝土性能的影响

由于 RCC在浇筑过程中，水泥水化热释放较快，从而使混凝土内部的温度迅速上升，当混凝土内外温差过大时，就会产生温度裂缝。而冷却水管的布置可以使 RCC内部的水化反应减慢，降低了 RCC内部的温度。另外，由于冷却水管在浇筑过程中的及时通水，可以有效地降低 RCC表面温度和降低 RCC表面的温度梯度，从而减缓混凝土内部的温度梯度和混凝土内部温差。因此， RCC冷却水管的布置和及时通水可以有效地减小 RCC表面的最高温度和降低 RCC表面的温差。

3.4水化热管理策略的优化方法

合理布置冷却水管。在 RCC施工过程中，由于冷却水管的布置和及时通水，可以有效地降低 RCC的水化热和表面温度，从而改善混凝土的性能。因此，在 RCC浇筑过程中，应根据具体情况合理布置冷却水管，使其均匀分布于 RCC表面，使其在整个施工期内均能有效地降低 RCC的水化热。为了预防 RCC在浇筑过程中产生温度裂缝，可采取如下措施：合理选择原材料；尽量减少混凝土中的水泥用量；采用高效减水剂等缓凝剂；采取合理的施工工艺等。

结语

碾压混凝土作为一种新型的筑坝材料，其性能与传统混凝土相比有明显的优势，如自重轻、施工速度快、单位能耗低等。然而，由于水化热是碾压混凝土施工过程中的一种普遍现象，它对碾压混凝土性能的影响是复杂的，对其控制方法也没有一个统一的标准。随着碾压混凝土技术在世界各地得到广泛应用，如何更好地解决 RCC施工过程中出现的水化热问题是 RCC工程建设面临的一个重要课题。

参考文献

[1] 浅谈斜层碾压混凝土施工技术[J]. 黄宏权.现代物业(上旬刊),2012

[2] 碾压混凝土冷却水管选择及其施工方法研究[J]. 郭磊；郭利霞；汪伦焰；陈建军.,2013