水利水電工程大體積混凝土溫控探討

翟李明

摘 要：本文主要闡述了水利水電工程大體積混凝土溫控措施，同時(shí)對(duì)溫控的效果做了簡要解析，簡單總結(jié)了在高溫條件下大體積混凝土溫度控制的基本思路。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫控；水利水電工程

1 概述

大體積混凝土溫度控制是水利水電工程施工中時(shí)刻面對(duì)的焦點(diǎn)，筆者以從事過的某工程為例，淺述混凝土施工中的一些體會(huì)。

所舉例的工程位于北非，該工程是以發(fā)電為主要功能、農(nóng)田灌溉為輔的水電樞紐項(xiàng)目。大壩全長約10km，全部屬于地上水工建筑物。主壩包括3種壩型，其一是混凝土重力壩，其二是粘土心墻壩，其三是混凝土面板堆石板。大壩建造完工后，總裝機(jī)容量1250MW。大壩混凝土總量高達(dá)180萬m3，其中大體積混凝土涉及溢流壩閘墩和堰體、非溢流壩、過渡段擋墻，以及廠房等各個(gè)部位，占混凝土總量的比例較高，大體積混凝土溫度控制在本工程中尤為重要。

2 氣候條件

本項(xiàng)目作業(yè)現(xiàn)場是熱帶沙漠氣候，溫度高，白天與晚上有較大的溫度差。年均氣溫在29.2℃左右，月均氣溫在35.1℃上下；雨水少，蒸發(fā)嚴(yán)重，年均降雨量在20～50mm左右，而蒸發(fā)量超過2000mm；除河床兩岸約100m范圍內(nèi)有植被外，其余區(qū)域基本為沙漠和戈壁。

3 混凝土溫控的必要性

在大體積混凝土中，溫度控制十分關(guān)鍵。主要是因?yàn)椋浩湟?，是防止壩塊的溫度裂縫，這是廠壩工程溫控的核心；其二，是防止壩體接縫灌漿后接縫再度張裂；其三，是調(diào)整和改善壩體的溫度應(yīng)力。

4 混凝土溫控要求

混凝土入倉最大溫度允許值與澆筑后的溫度分布，應(yīng)當(dāng)在混凝土澆筑以前由專業(yè)監(jiān)理工程師依據(jù)實(shí)際使用的水泥、混凝土配合比與相關(guān)系數(shù)制定，或者現(xiàn)場檢測確定。通常情況下，混凝土澆筑以后形成的最高溫度應(yīng)低于45℃，而且混凝土澆筑過程中，溫差不應(yīng)高于20℃。除非工程師另外批準(zhǔn)，否則所澆筑的混凝土溫度應(yīng)當(dāng)達(dá)到下述標(biāo)準(zhǔn)：在廠房、溢流壩、混凝土結(jié)構(gòu)物及取水口澆筑的大體積混凝土與結(jié)構(gòu)混凝土，其溫度應(yīng)當(dāng)?shù)陀?8℃。

5 混凝土溫控對(duì)策

按照技術(shù)規(guī)范中有關(guān)混凝土溫度控制的要求，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件等因素，本工程對(duì)大體積混凝土施工采取過程控制的方法，即對(duì)混凝土拌和、運(yùn)輸、澆筑和養(yǎng)護(hù)分別控制。

5.1 配合比控制

改進(jìn)配合比，減小水化熱溫升。即減少水泥用量，通過采用低砂比例、低水泥比例、低坍落水平和添加高效減水劑的方式，來優(yōu)化配合比。

該項(xiàng)目使用普通硅酸鹽水泥，此水泥2天水化熱大概是220J，7天水化熱大概是300J。利用一級(jí)粉煤灰替代一些普通硅酸鹽水泥，來延長混凝土凝結(jié)時(shí)間且讓混凝土形成較大的強(qiáng)度與減小溫度較高的狀況下混凝土的坍落度損失率。另外，添加高效減水緩凝外加劑提高混凝土的流動(dòng)性，避免由于混凝土溫度增高而造成的水量增加，確保了混凝土的硬度。因?yàn)樵鎏砹司從齽┡c減水劑而造成的坍落度損失通過增加初始坍落度來補(bǔ)償。

5.2 拌和控制

（1）對(duì)骨料采取風(fēng)冷等預(yù)冷措施，采用冷水進(jìn)行混凝土拌和。

通常情況下，粗骨料溫度每下降1℃或水溫降低2℃，混凝土溫度均相應(yīng)下降約0.5℃。

為降低混凝土骨料溫度，采用的方法有：在骨料料倉頂部搭設(shè)遮陽棚避免太陽直射；通過骨料倉庫中的一次風(fēng)冷與拌合樓中的再次風(fēng)冷，讓骨料溫度下降為7～12℃；采用溫度為1℃的拌和水，冷卻水的水罐和管道做保溫處理。

（2）混凝土拌制過程中采用高效緩凝型減水劑，改善混凝土和易性、流動(dòng)性和延緩凝結(jié)時(shí)間。摻入一定量的粉煤灰，改善混凝土的可泵性，減少水泥用量，以降低混凝土的水化熱。

5.3 運(yùn)輸和入倉控制

為減緩混凝土溫度的升高，主要采取的措施有：

（1）合理安排開倉時(shí)段，盡量縮短高溫時(shí)段的混凝土施工。筆者曾在蘇丹北部、巴基斯坦等長年炎熱的地方從事水利水電工程施工管理工作。

這些地區(qū)雖然氣候炎熱，但是往往晝夜溫差較大。高溫時(shí)段的施工時(shí)，利用白天進(jìn)行倉面準(zhǔn)備和驗(yàn)收，夜間澆筑混凝土，是一種行之有效的方法。此方式在蘇丹、巴基斯坦、尼日利亞、馬來西亞、菲律賓等所有混凝土施工區(qū)域運(yùn)用。

（2）在混凝土水平運(yùn)輸過程中保溫。對(duì)于二級(jí)配及以下混凝土，采用混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸，泵送方式入倉。運(yùn)輸時(shí)采取在混凝土罐外包泡沫保溫被隔熱的方式保溫。根據(jù)混凝土運(yùn)輸距離、運(yùn)輸設(shè)備工作效率和混凝初凝時(shí)間，結(jié)合現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)，合理布置交通道路和調(diào)配運(yùn)輸車輛。及時(shí)處理混凝土入倉設(shè)備（混凝土托泵、混凝土泵車及布料桿等泵送設(shè)備）堵塞等問題，使?jié)仓B續(xù)進(jìn)行，最大限度地減小混凝土的等待時(shí)間。

三級(jí)配混凝土主要采用自卸汽車運(yùn)輸。采取措施加快混凝土運(yùn)輸、確保交通運(yùn)輸順暢、不斷優(yōu)化運(yùn)輸路線和運(yùn)輸車輛的數(shù)量。同時(shí)采用胎帶機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)等先進(jìn)的入倉設(shè)備，從而確保澆筑順利進(jìn)行。

（3）盡量使入倉設(shè)備處于遮陰處，必要時(shí)設(shè)防遮陽棚，在混凝土輸送設(shè)備和泵管上覆蓋濕麻布保溫。溫度過高時(shí)，還可采用噴霧的方式降低倉內(nèi)溫度。

倉號(hào)面積較大時(shí)，采用門、塔機(jī)和吊罐輔助的方式，及時(shí)覆蓋主要澆筑設(shè)備難以到達(dá)的部位，確?；炷辽弦粚釉诔跄氨桓采w并振搗完成。

5.4 養(yǎng)護(hù)控制

混凝土澆筑前，對(duì)施工縫、模板和鋼筋灑水進(jìn)行濕潤養(yǎng)護(hù)，但水量不宜過多?；炷潦┕ね戤吅螅瑢?duì)混凝土表面灑水養(yǎng)護(hù)，并覆蓋濕麻袋、草簾等作為保溫層，以確?；炷猎跐駶櫊顟B(tài)下硬化。

6 溫度監(jiān)測

現(xiàn)場實(shí)際監(jiān)測顯示，C25常態(tài)二級(jí)配混凝土和三級(jí)配混凝土水化熱溫度上升都較低，大體積混凝土內(nèi)部溫度在40℃以下。C25二級(jí)配泵送及一級(jí)配大體積混凝土內(nèi)部溫度約為50℃。C37混凝土水泥用量大，實(shí)測大體積內(nèi)部混凝土溫度達(dá)60～70℃。溫度檢測結(jié)果顯示，混凝土內(nèi)外溫差基本控制在20℃以內(nèi)。經(jīng)過采用上述有效的混凝土溫度管理措施，該項(xiàng)目大體積混凝土的溫度基本控制在了允許范圍內(nèi)。

7 溫控效果

該項(xiàng)目大體積混凝土施工時(shí)段歷時(shí)約五年時(shí)間。從現(xiàn)場情況來看，混凝土表面較少出現(xiàn)因溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫問題。筆者認(rèn)為，這與該項(xiàng)目采取上述有效的措施，以及合理配筋改善了混凝土的拉應(yīng)力有關(guān)。

對(duì)于施工中出現(xiàn)的少量新澆筑混凝土表層龜裂的問題，采取噴霧潤濕和重新振搗即可有效的消除。對(duì)未第一時(shí)間處置的表面干縮裂縫，通過鉆芯檢查發(fā)現(xiàn)深度最多不超過30cm，未進(jìn)一步發(fā)展。對(duì)此類裂縫，在下層混凝土澆筑前進(jìn)行鑿毛處理，與下層混凝土一同澆筑即可解決。

8 其他改善措施

水利水電工程混凝土溫度控制，歷來是行業(yè)內(nèi)討論的熱點(diǎn)。除上述有效的控制措施外，尚有些經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的有效方法，值得我們借鑒。

（1）采用蓄水養(yǎng)護(hù)的方式。凝土終凝后，在其表面蓄存一定深度的水養(yǎng)護(hù)。這樣做，可以延緩混凝土內(nèi)部水化熱的降溫速率，縮小混凝土中心和表面的溫度差值，從而控制混凝土的裂縫開展。

（2）采取薄層澆筑的方式。薄層澆筑能有效散熱，同時(shí)加快了混凝土澆筑速度和覆蓋速度。

（3）適當(dāng)增加預(yù)埋件。在合適部位加設(shè)鐵絲網(wǎng)或小直徑鋼筋網(wǎng)作為抗縮鋼筋網(wǎng)，尋找最合適的部位將成為以后溫控的一個(gè)新課題。

（4）設(shè)置后澆帶和控制縫，疏導(dǎo)或分散混凝土收縮變形。將大的倉號(hào)，劃分為容易組織施工的小倉號(hào)，以達(dá)到溫度控制目的。

（5）采取二次振搗的方法。二次振搗大約在初次振搗后一小時(shí)左右進(jìn)行。二次振搗可以提高混凝土的密實(shí)度、抗?jié)B性和強(qiáng)度，對(duì)控制溫度裂縫的產(chǎn)生有重要意義。

9 結(jié)論

經(jīng)過長期的現(xiàn)場實(shí)踐和研究，現(xiàn)場施工技術(shù)人員和專家分析認(rèn)為，由于本工程自然溫度較高（夏季白天溫度高達(dá)45℃，夜晚溫度達(dá)32℃），盡管本工程主要采用的泵送混凝土內(nèi)部溫度達(dá)50℃，內(nèi)外溫度相差基本控制在20℃以內(nèi)，混凝土本身抗拉強(qiáng)度足以抵御混凝土溫度作用形成的拉應(yīng)力，并未出現(xiàn)顯著的裂縫。雖然，特殊部位澆筑了C37標(biāo)號(hào)混凝土內(nèi)部溫度略高，但這些位置采用了雙向配筋，增強(qiáng)了抵抗溫度應(yīng)力的能力，也沒有明顯的裂縫形成。

本工程采取的較為常規(guī)的溫控措施在高溫條件下是有效的。這將作為今后的大體積混凝土施工的寶貴參考，同時(shí)在今后的工程實(shí)踐中，應(yīng)盡可能多的創(chuàng)新和簡化溫度控制方法，更好的為水利水電工程施工服務(wù)，并推廣到房屋建筑、市政及橋梁等各個(gè)土木工程施工領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

[1]汝乃華.重力壩[M].北京：水利電力出版社，1983.

[2]龔召雄主編.水工混凝土的溫控與防裂[M].北京：中國水利水電出版社，1999.

（作者單位：唐山建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司）