關(guān)于大壩混凝土施工溫度控制技術(shù)的探討

王淑娟

摘 要：建設(shè)好水利工程能造福后世。作為水利水電工程的重要組成部分，大壩的施工質(zhì)量將決定著整個(gè)水利水電工程的質(zhì)量?？刂坪么髩问┕に褂玫幕炷恋臏囟仁谴_保大壩順利施工的重要保障。分析了大壩施工中混凝土溫度的控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：混凝土；施工溫度控制；基礎(chǔ)溫差；壩體

中圖分類號(hào)：TV544 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.155

1 混凝土大壩施工溫度控制的標(biāo)準(zhǔn)

1.1 混凝土基礎(chǔ)溫差

要想實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩混凝土溫度的控制，就要得出混凝土存在的基礎(chǔ)溫差?；炷恋幕A(chǔ)溫度與混凝土澆筑溫度、水泥水化熱的最高溫度以及設(shè)計(jì)最終溫度有關(guān)。設(shè)計(jì)最終溫度是通過收集壩體的年平均溫度獲得的。混凝土的基礎(chǔ)溫差的計(jì)算方式為：（混凝土澆筑溫度+水泥水化熱最高溫度）-設(shè)計(jì)溫度。

1.2 混凝土底面與表面的溫差

混凝土澆筑時(shí)，混凝土塊表面層溫度與底面層溫度是不同的。如果未控制好混凝土塊表面與底面的溫度，則易造成混凝土塊發(fā)生內(nèi)部溫度裂縫，進(jìn)而埋下安全隱患。我國相關(guān)的水利設(shè)計(jì)規(guī)定，當(dāng)上層混凝土短間歇均勻上升的澆筑高度大于0.51時(shí)，混凝土上、下層之間的允許溫差為15～20 ℃，澆筑塊側(cè)面長期暴露時(shí)，宜采用較小值。

1.3 壩體內(nèi)部與壩體外部的溫差

控制壩體內(nèi)部與外界溫度的溫差也是為了防止壩體出現(xiàn)裂痕。在水利工程的建設(shè)中，壩體內(nèi)部與外界溫差的標(biāo)準(zhǔn)差為20～25 ℃，即壩體內(nèi)部的溫度遠(yuǎn)低于外界溫度+標(biāo)準(zhǔn)差溫度，但這在實(shí)際操作中難很實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)橥饨鐪囟仁亲兓?，難以得出精確值，且氣溫的驟降也會(huì)造成壩體表面出現(xiàn)裂痕。如果未發(fā)生氣溫驟降，壩體內(nèi)部溫度與外界溫度處于標(biāo)準(zhǔn)差內(nèi)，也有可能出現(xiàn)表面裂痕。

1.4 防止壩體表面出現(xiàn)裂痕

對(duì)于水利設(shè)施的堤壩而言，如果長期缺少水覆蓋保護(hù)或缺少人工技術(shù)保護(hù)，則大壩表面易長出青苔一類的水草或出現(xiàn)裂痕。水利工程部門要記錄大壩所處地區(qū)的天氣、氣溫等方面的變化，結(jié)合科學(xué)技術(shù)分析，定期對(duì)壩體及相關(guān)設(shè)施進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)。此外，對(duì)于處于低溫期且施工期較短的混凝土大壩，也應(yīng)注意保護(hù)，因?yàn)榈蜏丨h(huán)境會(huì)導(dǎo)致壩體出現(xiàn)裂痕。

1.5 相鄰塊混凝土高差

如果大壩縱縫鍵槽被擠壓，灌漿質(zhì)量就會(huì)下降。而產(chǎn)生的大剪切變形也易影響橫縫內(nèi)的止水設(shè)備，進(jìn)而導(dǎo)致先期澆筑的混凝土塊長期暴露在外，表面出現(xiàn)裂縫。因此，要控制好相鄰塊的高差。

1.6 混凝土大壩在通水狀態(tài)下的溫差

水利工程的施工規(guī)定中強(qiáng)調(diào)，初期通水時(shí)，混凝土塊體溫度與冷卻水溫的溫差不超過25 ℃，持續(xù)通水時(shí)間為10～15 d。通水時(shí)，應(yīng)適當(dāng)?shù)貙?duì)冷卻水溫、初期冷卻速度、允許冷卻時(shí)間和降溫總量進(jìn)行控制，從而防止初期通水水溫與混凝土塊體溫度的溫差過大，進(jìn)而導(dǎo)致壩體產(chǎn)生裂縫。

2 控制混凝土溫度的措施

可從減熱、散熱和表面保護(hù)方面入手，具體操作方式如下。

2.1 制造混凝土?xí)r使用水化熱低的水泥

使用水化熱低的水泥或減少水泥的使用量都能減少混凝土的水泥水化熱。適用于大壩建設(shè)的國產(chǎn)水泥有中熱硅酸鹽水泥（簡稱中熱水泥），其有425和525兩個(gè)標(biāo)號(hào)；低熱礦渣硅酸鹽水泥（簡稱低熱礦渣水泥），其有325和425兩個(gè)標(biāo)號(hào)。此外，還有低熱微膨脹水泥，其也能滿足大壩建設(shè)的需求。

在保證混凝土的施工質(zhì)量和抗裂要求的同時(shí)，減少水泥的使用量也能有效控制混凝土的溫度。減少水泥使用量的方法有以下2種。

2.1.1 水泥中摻混合材料

在水泥中摻入混合材料時(shí)要適當(dāng)，否則，會(huì)引起混凝土早期強(qiáng)度不足、干縮率提升等問題，進(jìn)而影響到堤壩的抗?jié)B性和抗凍性。摻入水泥中的混合材料多為粒化高爐礦渣、火山灰和粉煤灰等。

2.1.2 壩體分區(qū)施工，后期堤升壩體強(qiáng)度

壩體的后期強(qiáng)度是隨著時(shí)間的推移而不斷變強(qiáng)的，利用好堤壩的強(qiáng)度能減少水泥的使用。而對(duì)壩體進(jìn)行分區(qū)施工是因壩體的不同部位對(duì)混凝土標(biāo)號(hào)的要求是不一樣的，而采用分區(qū)施工能控制好水泥用量。需要注意的是，壩體分區(qū)施工過多會(huì)造成施工困難。

2.2 澆筑用的混凝土溫度應(yīng)處于低溫狀態(tài)

要想使混凝土澆筑處于較低的溫度，就要在混凝土出機(jī)和運(yùn)輸過程中減緩溫度回升的速度，具體措施如下。

2.2.1 混凝土拌和低溫水或加冰降溫

片冰有易碎、易化等特點(diǎn)。通過片冰機(jī)制造片冰，并將片冰加入拌和機(jī)與混凝土拌和。使用片冰降溫時(shí)需要注意的有以下3點(diǎn)：①片冰機(jī)要有良好的傳熱效率和冰水分離系統(tǒng)，這樣才能使片冰在制造出來后迅速干燥、過冷。；②要設(shè)置冰庫，將片冰機(jī)設(shè)置在庫頂，片冰生成自動(dòng)入庫，從而減少中轉(zhuǎn)。③使用螺旋機(jī)、膠帶機(jī)和氣力輸送片冰。螺旋機(jī)在輸送過程中會(huì)對(duì)片冰擠壓、攪動(dòng)，冰片融化成冰粉的速度較快，冷耗較大。膠帶機(jī)輸送比螺旋機(jī)輸送的距離長、冷耗小。前兩種方式都要求制冰機(jī)靠近拌和樓，且主要為水平輸送。氣力輸送冰片的方式適用于長距離輸送，同時(shí)，氣力輸送還可以向上提升，不需要準(zhǔn)備較高的冷凍樓。

2.2.2 骨料控溫的操作方法

骨料控溫的操作方法分為以下3步：①將骨料堆高度提升至6 m，骨料溫度能降低至接近月平均的氣溫。②采用風(fēng)壓0.5 MPa、水壓0.4 MPa、溫度為2～5 ℃的水噴射成的水霧從骨料堆頂部噴灑，可使骨料溫度降低2～3 ℃。③骨料預(yù)冷可以大幅度降低骨料溫度。通過水冷法、風(fēng)冷法、真空汽化法和液氮法等方法能實(shí)現(xiàn)骨料的預(yù)冷。

此外，水利設(shè)施保護(hù)部門除了要在高溫季節(jié)進(jìn)行大壩保護(hù)外，在低溫季節(jié)也要加強(qiáng)大壩表面的保溫工作。大壩壩體遇到寒潮襲擊時(shí)，內(nèi)外溫差會(huì)失控，混凝土表面溫度梯度下降，混凝土大壩的表面易出現(xiàn)裂縫。

3 結(jié)束語

綜上所述，大壩是一個(gè)涵蓋了多種學(xué)科，需要多種技術(shù)支持的復(fù)雜系統(tǒng)工程。在其施工中，對(duì)混凝土的溫度有著極高的要求。只有深入理解了一定的操作原理，才能在施工中很好地控制混凝土的溫度。

參考文獻(xiàn)

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[2]邵志安.高混凝土壩施工過程溫度應(yīng)力場研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2010（04）.

〔編輯：張思楠〕