淺談觀音巖水電站廠房混凝土溫度控制及防裂措施

陳 強(qiáng)，劉建波，王中喜

(中國水利水電第七工程局有限公司觀音巖項(xiàng)目經(jīng)理部，四川 攀枝花，617012)

淺談觀音巖水電站廠房混凝土溫度控制及防裂措施

陳 強(qiáng)，劉建波，王中喜

(中國水利水電第七工程局有限公司觀音巖項(xiàng)目經(jīng)理部，四川 攀枝花，617012)

混凝土溫度控制及防裂措施是混凝土施工質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。本文結(jié)合觀音巖電站廠房土建工程，對電站廠房混凝土溫度控制施工及防裂的措施進(jìn)行了歸納和總結(jié)。

觀音巖水電站 混凝土施工 溫度控制 防裂措施

1 概述

觀音巖電站壩址區(qū)多年平均氣溫20.3℃，全年平均氣溫高，高溫時(shí)段較長(3～10月月平均氣溫均在20℃以上)，高溫條件下混凝土溫控及防裂難度大，且壩址區(qū)為高溫、多風(fēng)、干燥河谷環(huán)境，對混凝土施工溫度控制及防裂措施提出新的課題。

觀音巖電站廠房土建工程常態(tài)混凝土總工程量約為98.45萬m3。其中，廠房溫控混凝土工程量約82萬m3，主要為廠房1021.5m高程以下、尾水平臺以下大體積混凝土、左沖沙底孔壩橫0+131.00m下游大體積混凝土、廠房范圍內(nèi)填塘深度大于1m以及填塘深度在0.5m～1m之間且平面面積大于300m2的填塘混凝土。該項(xiàng)工程混凝土澆筑量較大，澆筑強(qiáng)度較高，并對質(zhì)量、溫控和外觀等都有較高的要求。

觀音巖電站廠房土建工程混凝土溫控施工的條件及特點(diǎn)如下：

(1)需要進(jìn)行混凝土溫度控制的部位主要為主廠房下部大體積混凝土，溫控部位相對比較集中，混凝土工程量大，施工周期短，高溫時(shí)段混凝土澆筑量大；

(2)主廠房下部混凝土鋼筋及埋件等數(shù)量多，需分層分塊澆筑，加之廊道布置結(jié)構(gòu)多，造成混凝土溫控制冷設(shè)備及管路回路合理布置的難度較大；

(3)受廠房結(jié)構(gòu)條件限制，溫控混凝土進(jìn)回水冷卻水管布置位置較集中，均引入排水廊道中，廊道內(nèi)冷卻水供水管布置擁擠且困難，疏理和規(guī)劃難度大；

(4)廠房基礎(chǔ)約束區(qū)澆筑集中于施工初期，溫控要求最嚴(yán)，但此時(shí)各種澆筑設(shè)備、混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、混凝土制冷設(shè)施、各種溫控措施的合理采用等均處于摸索、磨合、調(diào)試階段，對混凝土溫度控制存在不利因素；

(5)觀音巖電站溫度控制標(biāo)準(zhǔn)高，要求嚴(yán)格，廠房基礎(chǔ)塊體尺寸較大，溫控防裂存在很大的難度，對混凝土溫控極為不利。

2 混凝土溫度控制標(biāo)準(zhǔn)

2.1 混凝土溫控分區(qū)

根據(jù)觀音巖電站廠房體型圖及混凝土溫控設(shè)計(jì)要求，廠房溫控混凝土分部如圖1所示，混凝土等級及分區(qū)見表1。

圖1 觀音巖電站廠房溫控混凝土分布

表1 混凝土等級及分區(qū)對照

2.2 容許最高溫度

廠房混凝土澆筑塊容許最高溫度見表2。實(shí)際施工中，針對具體澆筑塊情況，還應(yīng)考慮上下層溫差和內(nèi)外溫差，取較嚴(yán)者控制。

表2 廠房混凝土容許最高溫度(單位：℃)

2.3 新老混凝土溫控標(biāo)準(zhǔn)

在間歇期超過28d的老混凝土面上繼續(xù)澆筑時(shí)，老混凝土面以上1/4L范圍內(nèi)的新澆筑混凝土按新老混凝土溫差控制，溫差控制標(biāo)準(zhǔn)為不超過16℃。

2.4 內(nèi)外溫差控制

混凝土內(nèi)外溫差控制不超過17℃。

2.5 混凝土出機(jī)口溫度標(biāo)準(zhǔn)

3～10月澆筑主體建筑物混凝土?xí)r，廠房1003m高程以下混凝土澆筑溫度不超過19℃(擬定出機(jī)口溫度不大于12℃)，左沖沙底孔泄槽大體積澆筑溫度不超過17℃(擬定出機(jī)口溫度不大于14℃)，基礎(chǔ)填塘混凝土澆筑溫度不大于18℃。

2.6 澆筑層厚

廠房混凝土盡可能采用薄層、短間歇、均勻上升的澆筑方法，應(yīng)分層分塊澆筑，高程1003.00m以下混凝土分層厚度一般不大于2.0m，高程1003.00m以上部位不大于3.0m。

3 溫度控制及防裂措施

3.1 優(yōu)化混凝土配合比，提高混凝土抗裂能力，降低水化熱溫升

在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)和混凝土施工時(shí)，除滿足混凝土強(qiáng)度等級、抗凍、抗?jié)B等主要指標(biāo)外，改善混凝土性能，增強(qiáng)混凝土密實(shí)性，從而提高混凝土抗裂能力。同時(shí)，盡量減少混凝土單位水泥用量，采用的水泥必須嚴(yán)格按規(guī)定控制含堿量，氧化鎂含量也控制在一定范圍內(nèi)。采用粉煤灰等摻和料，可以大大節(jié)約膠凝材料用量，有利于混凝土溫控。外加劑優(yōu)選可以降低混凝土的水化熱溫升，提高混凝土耐久性，對預(yù)防混凝土溫度裂縫有積極意義。

因此，降低混凝土自生水化熱和提高抗拉強(qiáng)度與極限拉伸值，可有效防止溫度裂縫，故優(yōu)化配合比、優(yōu)選外加劑、提高煤灰摻量等措施為優(yōu)化重點(diǎn)。

3.2 控制拌和樓出機(jī)口溫度

從源頭控制混凝土出機(jī)口溫度。施工過程中從具體的實(shí)際情況出發(fā)，考慮混凝土的運(yùn)輸、轉(zhuǎn)運(yùn)等情況，通過采用預(yù)冷骨料、制冷水拌和、加冰等措施，盡可能降低混凝土出機(jī)口溫度，為后續(xù)混凝土溫度控制創(chuàng)造有利條件，從而保證混凝土的澆筑質(zhì)量。

3.3 降低混凝土澆筑溫度，控制澆筑塊最高溫升

3.3.1 做好混凝土運(yùn)輸過程中的保溫措施，減少運(yùn)輸過程中混凝土的溫度回升。完善交通運(yùn)輸系統(tǒng)，提高運(yùn)輸效率，縮短運(yùn)輸時(shí)間，加快混凝土的吊運(yùn)和平倉振搗速度。在3～10月運(yùn)輸過程中對吊罐、運(yùn)輸車輛等運(yùn)輸設(shè)備采取車輛箱體保溫、架設(shè)遮陽棚等措施，減少運(yùn)輸過程中的溫度回升。澆筑施工中混凝土振搗密實(shí)后立即覆蓋保溫被(等效熱交換系數(shù)β≤15.0kJ/(m2.h.℃)進(jìn)行保溫，且上坯混凝土覆蓋時(shí)間應(yīng)控制在4h之內(nèi)。

3.3.2 避免高溫時(shí)段澆筑混凝土，充分利用低溫季節(jié)和早晚及夜間氣溫低的時(shí)段澆筑。高溫時(shí)段澆筑時(shí)，在條件合適或適宜時(shí)間進(jìn)行表面流水降溫或覆蓋持水保溫材料，或采用新型噴霧機(jī)進(jìn)行倉面噴霧，使倉面始終保持濕潤，以降低倉面環(huán)境溫度。

3.4 合理控制澆筑層厚

對于主體建筑物基礎(chǔ)約束區(qū)混凝土，澆筑層厚不大于1.5m；脫離約束區(qū)混凝土筑層厚，可采用1.5m～3.0m；在混凝土澆筑過程中，在澆筑設(shè)備入倉能力足夠的情況下，原則采用通倉平層澆筑，澆筑胚層常態(tài)混凝土厚度按照0.5m控制。

3.5 通水冷卻

廠房混凝土溫度控制除進(jìn)行混凝土出機(jī)口溫度的控制外，還需要采用水管通水進(jìn)行冷卻，以降低混凝土最高溫度。通水冷卻的主要目的是削減澆筑層初期水化熱溫升，控制混凝土溫度不超過設(shè)計(jì)允許范圍。

3.5.1 本標(biāo)混凝土通水冷卻主要分為三期，分別為一期、中期和二期。一期通水冷卻主要目的是削減澆筑層初期水化熱溫升，控制混凝土最高溫度不超過容許范圍；中期通水冷卻主要目的是控制一期冷卻悶溫結(jié)束后至二期冷卻開始時(shí)廠房混凝土內(nèi)部溫度回升，降低二期冷卻開始時(shí)的混凝土溫度，減小溫度應(yīng)力；二期通水冷卻目的是使廠房混凝土溫度達(dá)到要求的接縫灌漿溫度。廠房高程1003m以下，混凝土接縫灌漿溫度為16±1℃，廠房高程1003m以上至1021.5m，混凝土接縫灌漿溫度為19±1℃。

3.5.2 冷卻水管鋪設(shè)間距。廠房混凝土冷卻水管水平間距為1.5m，澆筑層厚為1.5m及以下時(shí)，鋪一層水管；澆筑層厚為2m及以上時(shí)，水管垂直間距為1.0m。

3.5.3 通水流速和溫差。一期通水冷卻前10d通水流量1.2m3/h～1.8m3/h，10d后通水流量不大于1.2m3/h。一期冷卻進(jìn)口水溫與混凝土最高溫度之差不超過25℃；中期通水冷卻通水流量0.5m3/h～1.2m3/h，間歇通水可先通水3～5d后悶溫5～7d，視悶溫結(jié)果再決定以后通水時(shí)間；二期冷卻進(jìn)口水溫與混凝土最高溫度之差不超過15℃，控制最大降溫速率不超過0.5℃/d。

3.5.4 冷卻水管通水檢測。在澆筑混凝土之前進(jìn)行通水試驗(yàn)，檢查水管是否堵塞或漏水，若發(fā)現(xiàn)漏水應(yīng)及時(shí)予以修復(fù)，堵塞時(shí)可以用高壓水疏通，無法修復(fù)或嚴(yán)重堵塞的要及時(shí)更換。伸出混凝土的管頭應(yīng)加帽覆蓋加以保護(hù)。

3.5.5 悶水測溫。采用悶水測溫的方法檢查通水冷卻是否達(dá)到要求。在通水時(shí)間接近時(shí)進(jìn)行一次悶水測溫，根據(jù)測溫結(jié)果調(diào)整水管進(jìn)水口水溫和通水時(shí)間，悶溫時(shí)間5～7d。

3.5.6 溫度觀測。采用埋設(shè)在混凝土中的電阻式溫度計(jì)或熱電偶測量混凝土溫度，并對成果進(jìn)行對比分析。澆筑塊未預(yù)埋監(jiān)測儀器的混凝土內(nèi)部，最高溫度臨時(shí)測量可以采用簡易測溫管，鋼管(或鉆孔)內(nèi)布置電阻溫度計(jì)?；炷灵_始澆筑至澆筑完成后7d，每6h測1次，溫度出現(xiàn)高峰期間要加密觀測。

3.6 施工組織管理

項(xiàng)目部成立專門的混凝土溫控監(jiān)測小組，從混凝土的出機(jī)到澆筑完成，以及通水冷卻、養(yǎng)護(hù)等全過程環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測，檢查和督促現(xiàn)場溫控實(shí)施、落實(shí)情況，負(fù)責(zé)溫控資料、報(bào)表的整編和總結(jié)。

4 結(jié)語

作為混凝土質(zhì)量控制的重要內(nèi)容，混凝土溫度控制及防裂措施與混凝土施工的各環(huán)節(jié)均息息相關(guān)，嚴(yán)格按照措施中制定的溫控標(biāo)準(zhǔn)和施工流程指導(dǎo)現(xiàn)場混凝土施工，是保證混凝土溫控質(zhì)量的重要前提。

隨著觀音巖電站廠房標(biāo)混凝土澆筑施工的不斷推進(jìn)，我公司在混凝土溫控及防裂措施的實(shí)施方面的嘗試和努力取得了一定成效，并初步形成一套適應(yīng)在干熱河谷、極端高溫、晝夜溫差大、多風(fēng)等不利氣候條件下實(shí)行混凝土溫度控制及防裂的措施方法。

TV523：TV544.91

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2095-1809(2016)03-0024-04