沐若水電站大壩RCC溫度控制技術(shù)與措施

張艷明 季雪峰 彭 涌

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410007）

沐若工程所在地月平均最高氣溫為32℃；日照時間長，各月平均日照時間為（5.1～6.7）h/d。大壩建筑物下部塊體尺寸較大、施工期暴露面多，因此在施工過程中，需采取綜合措施，降低混凝土澆筑溫度和減少膠凝材料水化熱溫升，嚴(yán)格控制混凝土入倉溫度，并加強(qiáng)混凝土表面保溫和控制混凝土內(nèi)外溫差，預(yù)防混凝土溫度裂縫產(chǎn)生。

表1 壩址處主要水文氣象資料表

1 混凝土溫控設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

1.1 水文氣象

馬來西亞位于赤道附近，屬于熱帶雨林氣候和熱帶季風(fēng)氣候，無明顯四季之分，一年之中的溫差變化極小，平均溫度在（26～30）℃之間、全年雨量充沛。壩址所在沙撈越州地區(qū)降水、溫度的季節(jié)性差別不大，而相對濕度全年都比較高。工程所在地區(qū)的代表性氣候數(shù)據(jù)見表1。

1.2 混凝土溫控標(biāo)準(zhǔn)

鑒于本工程所處地區(qū)的氣候特征，混凝土施工期間經(jīng)受高溫、強(qiáng)日照及大蒸發(fā)量的考驗，極易使混凝土變干、發(fā)白以及混凝土內(nèi)部溫度過高，嚴(yán)重影響混凝土施工質(zhì)量。為此，根據(jù)壩體運(yùn)用條件、結(jié)構(gòu)要求和基巖特性，以及參照國內(nèi)相關(guān)規(guī)范規(guī)定和工程經(jīng)驗，經(jīng)計算確定沐若水電站大壩混凝土溫控標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）基礎(chǔ)溫差標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)試驗成果，本工程碾壓混凝土極限拉升值較高（詳見中南院和水電八局科研設(shè)計院試驗成果），按照相關(guān)規(guī)范要求及類似工程設(shè)計成果（如龍灘、光照等），為防止發(fā)生貫穿裂縫，主體建筑物采用的基礎(chǔ)允許溫差見表2。

表2 碾壓混凝土基礎(chǔ)允許溫差標(biāo)準(zhǔn) ℃

（2）混凝土內(nèi)外溫差標(biāo)準(zhǔn)。為降低混凝土溫度梯度，防止產(chǎn)生表面裂縫，內(nèi)外溫差控制在（18～20）℃，常態(tài)混凝土取上限，碾壓混凝土取下限。

（3）新老混凝土上下層溫差標(biāo)準(zhǔn)。在齡期28 天以上的老混凝土上連續(xù)澆筑新混凝土，在新澆筑混凝土連續(xù)上升的條件下，新老混凝土在各自0.2 L高度范圍內(nèi)的上下層溫差為（16～18）℃，常態(tài)混凝土取上限，碾壓混凝土取下限。當(dāng)新澆混凝土不能連續(xù)上升時，應(yīng)適當(dāng)加嚴(yán)該標(biāo)準(zhǔn)。

（4）壩體允許最高溫度。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，壩體各部位的允許最高溫度為基礎(chǔ)溫差與穩(wěn)定溫度之和，同時上下層溫差及內(nèi)外溫差控制標(biāo)準(zhǔn)取最小值，通過計算確定壩體最高溫度控制標(biāo)準(zhǔn)，詳見表3。

表3 沐若大壩允許最高溫度控制標(biāo)準(zhǔn) ℃

（5）壩體混凝土出機(jī)口溫度。根據(jù)沐若大壩允許最高溫度控制標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合混凝土實際運(yùn)輸、入倉方式而導(dǎo)致混凝土溫升，以及氣溫、日照輻射影響，最終確定沐若大壩混凝土出機(jī)口溫度：碾壓混凝土為21℃，常態(tài)混凝土為30℃。

2 碾壓混凝土溫控措施

2.1 碾壓混凝土生產(chǎn)溫度控制

（1）優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計。在混凝土澆注前，需安排充分的時間進(jìn)行混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計，選擇發(fā)熱量較低的水泥、較優(yōu)骨料級配、優(yōu)質(zhì)粉煤灰和優(yōu)選復(fù)合外加劑（減水劑和引氣劑），達(dá)到降低混凝土單位水泥用量，以減少混凝土水化熱溫升和延緩水化熱發(fā)散速率。同時又確保碾混凝土的極限拉伸值（或抗拉強(qiáng)度）、強(qiáng)度保證率及可碾性。

（2）加強(qiáng)原材料存儲、保管。沐若砂石系統(tǒng)采用地弄給料機(jī)取料，人工骨料料倉最大堆料高度保證在（10～15）m，并且不少于7 天的儲料量。為此可以保證料堆底部骨料溫度受環(huán)境溫度影響較小，而且骨料溫度比較穩(wěn)定，提高拌合樓一次風(fēng)冷骨料倉的風(fēng)冷保證率。

（3）保證骨料風(fēng)冷時間。沐若大壩碾壓混凝土澆筑前向拌合工區(qū)發(fā)布澆筑通知，要求拌合樓提前進(jìn)行骨料預(yù)冷，使骨料得到充分預(yù)冷至設(shè)計溫度。同時，沐若項目合理的供料系統(tǒng)大大縮短了骨料進(jìn)倉時間，能夠及時、足量地向風(fēng)冷料倉補(bǔ)充骨料，充分保證混凝土澆筑過程中的骨料冷卻效果。

（4）供料系統(tǒng)設(shè)置遮陽、保溫廊道。沐若人工骨料料廠至拌合樓風(fēng)冷倉的骨料輸送線頂部設(shè)置遮陽、防雨棚，避免陽光直射及雨水浸入骨料，充分保證骨料具有穩(wěn)定的入倉溫度，使得骨料預(yù)冷效果、預(yù)冷率達(dá)到設(shè)計要求。此外骨料風(fēng)冷倉至拌合樓設(shè)置全封閉的保溫廊道，防止已冷卻的骨料在運(yùn)輸過程中溫度回升。

（5）混凝土出機(jī)口溫度控制。沐若大壩要求最嚴(yán)出機(jī)口溫度為5月份強(qiáng)約束區(qū)混凝土澆筑時的出機(jī)口溫度，其它月份或其它部位須根據(jù)所對應(yīng)的溫控要求及澆筑時段的氣溫條件，適當(dāng)提高混凝土出機(jī)口溫度。

2.2 降低混凝土入倉溫度和澆筑溫度

采取綜合溫控措施，減少運(yùn)輸途中及倉面的溫度回升，從而降低混凝土澆筑溫度。為減少預(yù)冷混凝土溫度回升，嚴(yán)格控制混凝土運(yùn)輸時間和混凝土澆筑坯層被覆蓋前的暴露時間，混凝土運(yùn)輸機(jī)具設(shè)置保溫設(shè)施，并減少轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，高溫季節(jié)澆筑混凝土在倉面噴霧，以降低倉面氣溫，使預(yù)冷混凝土自出機(jī)口至倉面澆筑坯層被覆蓋前的溫度滿足要求。同時，在施工中加強(qiáng)管理，優(yōu)選施工設(shè)備，加快混凝土入倉速度和覆蓋速度，降低混凝土澆筑溫度，從而降低壩體混凝土最高溫度。

（1）碾壓混凝土運(yùn)輸溫度控制。

①采用汽車轉(zhuǎn)運(yùn)入倉時，需加強(qiáng)混凝土運(yùn)輸車輛的管制，確保運(yùn)輸通道的暢通。開倉前規(guī)劃好混凝土澆筑不同時段的澆筑強(qiáng)度，針對不同澆筑強(qiáng)度配置相應(yīng)數(shù)量的自卸汽車，以避免混凝土運(yùn)輸過程中等車卸料現(xiàn)象，縮短運(yùn)輸時間。料斗、溜槽及混凝土運(yùn)輸車輛頂部須搭設(shè)遮陽、防雨棚，以減少混凝土溫度回升，同時，混凝土運(yùn)輸車輛須定時用水沖洗降溫，以確保混凝土入倉溫度滿足要求。

②采用皮帶機(jī)、左岸供料線運(yùn)輸時，皮帶機(jī)、供料線頂部及兩側(cè)須設(shè)保溫板，以減少太陽輻射熱及環(huán)境溫度引起預(yù)冷混凝土的溫升，必要時還需在皮帶機(jī)、供料線沿線進(jìn)行噴霧降溫。

（2）碾壓混凝土入倉溫度控制。碾壓混凝土澆筑倉面須安排專職車輛指揮人員，安排、調(diào)度入倉車輛有序、快速卸料，避免倉內(nèi)車輛堵塞而增加碾壓混凝土入倉時間，從而盡可能避免混凝土在入倉等待過程中的溫度回升。

（3）混凝土澆筑過程溫度控制。

①在高溫季節(jié)混凝土入倉后及時平倉、碾壓，縮短混凝土坯層暴露時間，碾壓合格的混凝土區(qū)域盡快安排下一胚層混凝土攤鋪、碾壓，如果需等待較長時間才進(jìn)行下一胚層混凝土鋪筑、碾壓的區(qū)域需覆蓋防雨布，以避免碾壓混凝土溫度回升，但碾壓混凝土從出機(jī)到碾壓完畢（單個條帶）須控制在2 h 以內(nèi)，層間間隔時間需控制在6 h 以內(nèi)。

②大倉面碾壓混凝土施工持續(xù)時間長，應(yīng)避開高溫季節(jié)高溫時段施工，以降低混凝土溫度控制難度，不能避開時，應(yīng)加強(qiáng)混凝土施工管理。大倉面混凝土入倉不能滿足平鋪要求時，應(yīng)采用斜層鋪攤法進(jìn)行澆筑，以確?；炷翆娱g結(jié)合、施工質(zhì)量及溫控滿足規(guī)范要求。

③高溫季節(jié)澆筑混凝土?xí)r，外界氣溫較高，為防止混凝土初凝及氣溫倒灌，采用高壓水沖毛機(jī)進(jìn)行噴霧以降低倉面環(huán)境溫度。噴霧時避免直接向混凝土面噴射，沖毛機(jī)槍嘴斜向上成45°夾角，噴量控制在2.0 mm/h 以內(nèi)，噴霧時要保證成霧狀，避免形成水滴落在混凝土面上。

④當(dāng)倉面氣溫高于25℃時，碾壓混凝土每一條帶碾壓完后都需及時用彩條布覆蓋，并及時進(jìn)行噴霧降溫，保持彩條布上呈濕潤狀態(tài)，直到攤鋪或覆蓋上一層混凝土?xí)r再揭開，以減少輻射熱溫升和環(huán)境溫度倒灌。

⑤高溫和較高溫季節(jié)的混凝土澆筑完成后，應(yīng)及時進(jìn)行不間斷灑水養(yǎng)護(hù)，保持倉面潮濕，使混凝土充分散熱，直到施工上層混凝土?xí)r為止。對側(cè)邊利用懸掛的多孔水管噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不小于28 天。為做好養(yǎng)護(hù)工作，建立專門養(yǎng)護(hù)隊伍，責(zé)任落實到人，并加強(qiáng)監(jiān)督、檢查。

2.3 加強(qiáng)管理、提高施工質(zhì)量

2.3.1 合理安排混凝土施工程序和進(jìn)度

合理安排混凝土施工程序和施工進(jìn)度，在施工中須做到：基礎(chǔ)約束區(qū)混凝土應(yīng)在設(shè)計規(guī)定的間歇期內(nèi)均勻、連續(xù)上升，不允許出現(xiàn)薄層長間歇，其余部位基本做到短間歇均勻上升。

2.3.2 混凝土澆筑分層及層間間歇期控制

（1）澆筑層厚根據(jù)溫控、結(jié)構(gòu)和立模等條件，經(jīng)由技術(shù)部、施工部制定詳細(xì)混凝土分層圖，確保各區(qū)域混凝土均勻、有序連續(xù)上升。碾壓混凝土采用連續(xù)上升澆筑方式，一般澆筑升層控制在3 m 以下，局部不超過9 m。

（2）層間間歇期從散熱、防裂及施工作業(yè)各方面綜合考慮，分析論證合理的層間間歇，一般不小于3 天，也盡量避免大于10 天，需進(jìn)行固結(jié)灌漿的層面間隔時間不大于20 天，或分別在兩個層面進(jìn)行固結(jié)灌漿，以縮短固結(jié)灌漿占壓倉面的時間。

2.3.3 加強(qiáng)混凝土溫度監(jiān)測

（1）在混凝土澆筑期間，應(yīng)特別注意混凝土溫度監(jiān)測。高溫時段外界氣溫及倉面氣溫每4 h 測量1次；混凝土的出機(jī)口溫度、入倉溫度和澆筑溫度需每4 h 測量1 次；重要部位混凝土VC 值、入倉溫度、出機(jī)口溫度應(yīng)每2 h 測1 次，所有測量結(jié)果均需要記錄在案備查。

（2）典型壩塊混凝土內(nèi)的溫度監(jiān)測通過預(yù)埋電阻式溫度計實現(xiàn)，混凝土澆筑完前5 天，要求每天監(jiān)測2 次，5～28 天要求每天監(jiān)測1 次，28 天至設(shè)計齡期，要求每3～5 天監(jiān)測1 次。大壩施工初期需適當(dāng)加強(qiáng)混凝土內(nèi)溫溫度監(jiān)測，并對現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計、分析，以用于調(diào)整、指導(dǎo)大壩未澆筑區(qū)域的混凝土溫度控制。

（3）按照ISO9001∶2000 標(biāo)準(zhǔn)，建立混凝土溫控質(zhì)量保證體系，對混凝土生產(chǎn)一條龍施工的各工序、環(huán)節(jié)的溫控采取全過程質(zhì)量控制，建立施工原始數(shù)據(jù)觀測記錄，為今后溫度控制提供參考資料。

3 溫控監(jiān)測成果

沐若水電站大壩溫度計埋設(shè)選取典型斷面為5#壩段和10#壩段。溫度計埋設(shè)在兩個不同高程的斷面，其臨近上下游面的溫度計基本都處于常態(tài)、變態(tài)混凝土中，其他位于碾壓混凝土中。

經(jīng)溫度監(jiān)測統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，碾壓混凝土中的溫度計在埋設(shè)后一般出現(xiàn)兩個高峰值，第一個高峰值出現(xiàn)在埋設(shè)層混凝土澆筑后平均5～7 天左右。第二個高峰值出現(xiàn)在上層混凝土覆蓋后。

埋設(shè)在變態(tài)混凝土（臨上下游面）的溫度計一般出現(xiàn)峰值較早，受水化熱影響，一般在埋設(shè)后3 天即出現(xiàn)最高值。一般出現(xiàn)高峰值后溫度迅速下降接近至大氣溫度，受日照氣溫影響較大。

5#壩段溫度監(jiān)測表明該壩塊碾壓混凝土最高溫度為42.4℃，位于480 m 高程，壩塊長邊尺寸為49.5 m，已脫離基礎(chǔ)約束區(qū)，小于表3 中規(guī)定的允許壩體最高溫度為43℃的標(biāo)準(zhǔn)。10#壩段溫度監(jiān)測表明該壩塊碾壓混凝土最高溫度為42.8℃，位于464.5 m高程，壩塊長邊尺寸為70.28 m，已脫離基礎(chǔ)約束區(qū)，略高于于表3 中規(guī)定的允許壩體最高溫度為42℃的標(biāo)準(zhǔn)，但是在可控范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

沐若水電站工程歷經(jīng)近5年的施工建設(shè)，已澆筑完成大壩主體的碾壓混凝土（RCC）成功通過了當(dāng)?shù)厝照諒?qiáng)、溫度高、濕度大的考驗。在施工期間監(jiān)測的溫度數(shù)據(jù)表明大壩混凝土溫度控制達(dá)到規(guī)范要求，溫控措施滿足施工需要，通過鉆孔取芯和實驗室的各項檢測指標(biāo)均在設(shè)計和理論計算的范圍內(nèi)。