混凝土壩壩體溫度控制

李英峰

（山西省水利建筑工程局 山西太原030006）

1 工程說明

某水庫攔河大壩為混凝土重力壩，最大壩高38.7m，由右岸擋水壩段、引水壩段，底孔壩段、溢流壩段及左岸擋水壩段組成。主壩壩頂全長291.0 m，其中左岸擋水壩段長82.0 m，右岸擋水壩段長64.0 m，溢流壩段長69.0 m，引水壩段長16.0 m，底孔壩段長20.0 m。

本工程地處我國東北地區(qū)，多年平均氣溫為9.5℃，極端最高氣溫達39.8℃，極端最低氣溫為-26.3℃。結(jié)冰時間一般為11月上旬，融凍時間為3月中旬。最冷月為一月，多年平均溫度為-7.7℃。

本合同工程工期要求：工程計劃開工日期為：2013年7月31日（以實際開工日期為準(zhǔn)）；計劃完工日期：2015年4月30日。因夏季酷熱難耐，冬季工期較長及冬季氣溫較低，應(yīng)考慮混凝土壩體的冬季保溫及夏季降溫措施。

2 大體積混凝土壩體溫控要求

基礎(chǔ)約束區(qū)混凝土允許溫差可采用規(guī)范規(guī)定的數(shù)值，根據(jù)本項目所在地的具體特點，選取大壩各個壩段的基礎(chǔ)約束區(qū)混凝土最高允許溫度，具體參數(shù)詳見表1，表1中L為澆筑塊長邊尺寸。

表1 基礎(chǔ)約束區(qū)混凝土最高允許溫度及允許澆筑最高溫度/℃

3 降溫措施

混凝土溫度控制是為了防止混凝土發(fā)生溫度裂縫，以保證建筑物的整體性和耐久性。本工程壩體混凝土澆筑方量較大，且施工期需經(jīng)歷2013～2015年夏季，為了滿足溫控標(biāo)準(zhǔn)，必須采取有效的溫控及防裂措施。

混凝土溫度控制措施從原材料到施工工藝方面主要有減少混凝土的發(fā)熱量、降低混凝土入倉溫度、合理安排澆筑順序和間歇時間、加速混凝土散熱以及降低澆筑倉面溫度等。

本工程中針對混凝土的施工特點，擬主要采用以下各項措施進行溫度控制，其具體措施如下：

3.1 減少混凝土發(fā)熱量

1）減少每立方米混凝土的水泥用量：（1）采用低流態(tài)或無坍落度干硬性貧混凝土；（2）在滿足施工要求的混凝土強度、耐久性和和易性的前提下，改善骨料級配，加優(yōu)質(zhì)的摻和料和高性能外加劑以適當(dāng)減少單位水泥用量，保證在高溫條件下延長混凝土的初凝時間；（3）采用高效外加減水劑。

2）采用低發(fā)熱量水泥。

3.2 降低混凝土的入倉溫度

降低混凝土澆筑溫度主要從降低混凝土出料口溫度、減少運輸澆筑過程中溫度反彈兩方面著手。

3.2.1 攪拌制冷措施

（1）降低原材料溫度：此次混凝土溫度控制要求相對嚴(yán)格，骨料冷卻制冷幅度大，所以通過鼓風(fēng)機風(fēng)冷骨料、半地下式調(diào)節(jié)料倉取料及加冷水拌和混凝土的施工工藝，即在調(diào)節(jié)料倉內(nèi)通過風(fēng)冷特大石、大石、中石、小石四級粗骨料，然后加入冷水拌和溫控混凝土。加大原材料儲量：當(dāng)骨料存儲高度大于6m時，存儲5～7d原材料溫度接近月平均溫度；設(shè)立特大石、大石、中石、小石四種級配骨料調(diào)節(jié)料倉，骨料采用連續(xù)制冷，料倉內(nèi)骨料流向由上而下，冷風(fēng)為由下而上，以達到降低石子溫度的目的。防止骨料運輸過程中溫度升高：高溫季節(jié)對粗細(xì)骨料場搭設(shè)遮陽棚，保證骨料不直接曝曬，必要時進行噴水霧降溫；向攪拌機運送骨料的自卸汽車上設(shè)置遮陽層。

（2）加冷水拌制：利用深井內(nèi)底部的較低溫度的冷水進行混凝土的拌制，以達到混凝土的降溫要求。

3.2.2 減少運輸澆筑過程中溫度回升

1）防陽隔熱設(shè)施：運輸混凝土的汽車側(cè)壁要隔熱，頂部設(shè)防陽板。

2）必要時混凝土倉面噴霧降溫。本工程計劃利用GSW15型高壓水射流噴霧機，有固定式和移動式兩種，可安裝在模板上或支架上，亦可在倉內(nèi)移動。配置有中壓清水泵，經(jīng)低壓噴嘴霧化，用高壓風(fēng)機將其送到倉內(nèi)上方形成霧層。主要技術(shù)參數(shù)如下：

噴霧射程：≥25m 霧滴直徑：40～100 μm

噴霧流量：≥900 L/h 功 率：19.25kW

擺動角度：118° 擺動頻率：1.3次/min

總機重量：700 kg（固定式） 外形尺寸：1.9m×1.0 m×2.3m

3）在施工組織上進行合理安排，盡量避免多次轉(zhuǎn)運。

4）避開高溫時段澆筑：高溫時段混凝土澆筑是溫控措施的重難點，夏季盡量選用晚上進行施工，錯開中午高溫時間段，必須保證機械及勞力合理安排，加快澆筑速度，以減小溫度影響。

3.3 合理安排澆筑順序和間歇時間

在合理安排澆筑順序方面，盡量采用間隔式倉面澆筑；為充分利用澆筑層頂面散熱的有利因素，層厚可根據(jù)溫控、結(jié)構(gòu)和立模等條件調(diào)整，控制澆筑塊厚度在2m范圍內(nèi)。上下層澆筑的間隔時間控制在5～10 d，相鄰塊與塊之間的間隔時間應(yīng)不小于72h。

3.4 壩體內(nèi)安設(shè)冷卻水管

在壩體內(nèi)安設(shè)冷卻水管。壩體混凝土每澆筑一層，安設(shè)一層冷卻水管，層距設(shè)為1.5m，間距設(shè)為1.0 m。采用Φ32mm HDEP管，壁厚2mm。通過冷卻水管內(nèi)水流來冷卻。壩體內(nèi)冷卻水管布置示意圖見圖1。

圖1 壩體內(nèi)冷卻水管布置示意圖

冷卻通水包括前期通水、中期通水和后期通水。

混凝土在收倉后12h內(nèi)開始通水冷卻。前期通水一般使用6～8℃的制冷水或深井低溫水，可從現(xiàn)場附近的深水水井底部抽取，以取得低溫水，流量宜為14～17L/min，常態(tài)混凝土的時間為10～15d。通水后，每隔兩天進出口方向互換一次。

二期冷卻通水包括中期通水和后期通水，此時水泥的水化熱已全部釋放完畢，因此，此時的冷卻通水屬無內(nèi)熱源通水問題。

中期通水是降溫過程，削減混凝土的內(nèi)外溫差，使大體積混凝土能夠抵御寒潮和適應(yīng)年溫度變化，須要二期冷卻。

由于后期通水時壩體內(nèi)部溫度較低，制冷水經(jīng)過壩體蛇行管后水溫仍然較低，甚至低于河水，因此，制冷水有回收利用的必要，在布置冷卻水管時，有必要布置一根回水管。

在后期通水前，對各混凝土塊體進行悶溫，悶溫的時間為5天。然后整理分析數(shù)據(jù)，決定通深井水還是制冷水。如果混凝土與所通水溫差大于15℃，先用深井水逐步降溫，等溫差較小時，再用制冷水冷卻到壩體灌漿溫度。

3.5 倉面降溫措施

倉面降溫措施的可行辦法，是在施工過程中在倉四周布置噴霧設(shè)施，及時噴霧，形成一個氣溫相對較低的施工小環(huán)境，在輔料、平倉過程中，盡可能地減少溫度損失。

4 升溫措施

冬季施工期間，混凝土入倉溫度應(yīng)達到一定溫度，具體方法可通過加熱水等施工措施。另外，在混凝土入倉后需進行表面保溫。

本工程所在地區(qū)最冷月平均氣溫為-7.7℃，為寒冷地區(qū)。氣溫變化幅度較大。為控制混凝土內(nèi)表溫差，減少混凝土裂縫，所以對混凝土越冬面進行外層保溫防護。初步設(shè)計利用厚度為120 mm厚聚擠塑板實行。

越冬面相鄰壩體面采用聚苯乙烯泡沫塑料板（苯板）保溫，位于模板內(nèi)側(cè)，厚度采用120 mm，待澆筑相鄰混凝土?xí)r將其刮除。

5 澆筑混凝土溫度監(jiān)測

在澆筑倉面附近采用人工手持玻璃溫度計進行實時混凝土溫度監(jiān)測，滿足要求后方可進行澆筑施工。

6 結(jié)束語

此次大壩混凝土溫控措施采用以上方法施工，溫控措施顯著有效，合理控制混凝土內(nèi)表溫差，減少混凝土裂縫。

以上僅對混凝土壩體溫控措施上進行了初步探討及基礎(chǔ)實踐小結(jié)，以供從事施工的廣大施工技術(shù)人員采用和借鑒。