高寒、高海拔地區(qū)常態(tài)大體積混凝土溫控實(shí)踐

勾中剛，張 義，晏國(guó)順，翁 銳

(1.中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 611130；2. 華電西藏能源有限公司大古水電分公司，西藏 山南 856000)

1 DG水電站高寒、高海拔氣候特點(diǎn)分析

1)施工區(qū)為典型青藏高原氣候區(qū)，基本特性為海拔高、氣溫低、空氣稀薄、大氣干燥、太陽(yáng)輻射異常強(qiáng)烈。氣候?qū)俑咴瓬貛Ъ撅L(fēng)半濕潤(rùn)氣候，每年11月～次年4月為旱季，5月～10月為雨季。多年平均氣溫9.3℃，極端最高、最低氣溫分別為32.5℃和-16.6℃，多年平均降水量527.4 mm，多年平均蒸發(fā)量為2 084.1 mm，多年平均相對(duì)濕度為51%，多年平均氣壓為685.5 hPa，多年平均風(fēng)速為1.6 m/s，歷年最大定時(shí)風(fēng)速為19.0 m/s，多年平均日照時(shí)數(shù)為2 605.7 h，歷年最大凍土深度為19 cm。根據(jù)氣象站氣象特征值統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

2)根據(jù)氣象條件，并結(jié)合最近幾年現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際氣候情況，每年的冬季為12月～次年2月份，會(huì)出現(xiàn)日平均氣溫連續(xù)5d在5℃以下或最低氣溫連續(xù)5d在-3℃以下。施工區(qū)冬季月平均最低氣溫1.1℃，混凝土入倉(cāng)溫度相對(duì)低、散熱條件好，利用冬季澆筑溫控要求較高的基礎(chǔ)約束區(qū)混凝土，能為大倉(cāng)面澆筑創(chuàng)造條件，對(duì)混凝土的防裂較為有利[1]。

3)施工區(qū)晝夜溫差大，氣溫驟降是混凝土產(chǎn)生裂縫的重要原因，施工區(qū)白天太陽(yáng)輻射溫度高，夜晚氣溫相對(duì)較低，日氣溫變化產(chǎn)生溫度應(yīng)力對(duì)混凝土很不利，因此對(duì)混凝土的表面保溫要求更高。

4)施工區(qū)干濕季節(jié)變化分明。冬季干燥、日照多、溫差大，需要加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，防止混凝土干裂；夏季氣溫高、多雨，需要做好混凝土高溫季節(jié)倉(cāng)面降溫及防水工作。

表1 氣象特征值統(tǒng)計(jì)表

2 廠(chǎng)房大體積混凝土溫度控制要求及實(shí)踐

2.1 特定溫控要求

在上述高寒、高海拔氣候條件下，混凝土的溫度控制主要與溫控技術(shù)措施、材料性能、地質(zhì)約束3個(gè)因素有關(guān)。而本工程在材料固定(C30W8F200(三)混凝土，R.0.42.5中熱水泥)情況下，根據(jù)不同的約束高程，來(lái)調(diào)整不同的溫控技術(shù)措施，從而滿(mǎn)足溫控要求。不同約束情況下的設(shè)計(jì)要求見(jiàn)表2。

2.2 溫控實(shí)踐

2.2.1 出機(jī)口到澆筑過(guò)程中的溫度控制措施

1)根據(jù)高原特定氣候要求，混凝土入倉(cāng)溫度較出機(jī)口溫度回升/回落不宜超過(guò)2℃，我部主要運(yùn)輸車(chē)輛為20 t自卸汽車(chē)，經(jīng)多次實(shí)踐，夜晚和低溫天氣要覆蓋5 cm保溫被進(jìn)行保溫，防止混凝土溫度回落過(guò)快；中午太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大時(shí)段要覆蓋濕潤(rùn)的保溫被進(jìn)行遮陽(yáng)，保濕。并且運(yùn)輸過(guò)程中均為一次性到現(xiàn)場(chǎng)，無(wú)中轉(zhuǎn)，運(yùn)輸時(shí)間為10 min以?xún)?nèi)，盡量避免混凝土大面積發(fā)生水化熱。根據(jù)實(shí)際實(shí)踐結(jié)果，兩者溫度控制在0.5～2℃范圍內(nèi)均未超過(guò)2℃。

2)根據(jù)高原特定氣候要求，混凝土從出機(jī)口至振搗結(jié)束的溫度回升/回落值不超過(guò)5℃。混凝土從自卸車(chē)到澆筑過(guò)程中，主要為門(mén)機(jī)吊裝料罐到倉(cāng)號(hào)內(nèi)，運(yùn)輸時(shí)間控制在2 min內(nèi)，必須保證其盡快入倉(cāng)，入倉(cāng)后人工立刻進(jìn)行攤平、合理振搗，防止其長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生水化熱。非冬季時(shí)盡量避免中午強(qiáng)日照時(shí)段澆筑混凝土，充分利用早晚及夜間氣溫低的時(shí)段澆筑；冬季時(shí)，盡量避免夜間澆筑混凝土，應(yīng)充分利用白天澆筑，最大限度降低其澆筑溫度。實(shí)踐結(jié)果顯示，溫度回落/回升在1.5～3.5℃范圍內(nèi)，滿(mǎn)足要求。

表2 各約束區(qū)域溫度控制要求表

2.2.2 澆筑過(guò)程中的溫度控制措施

1)混凝土澆筑過(guò)程中，當(dāng)澆筑倉(cāng)內(nèi)氣溫高于25℃時(shí)，進(jìn)行倉(cāng)面噴霧保濕，降低倉(cāng)面環(huán)境溫度。噴霧時(shí)水分不應(yīng)過(guò)量，霧滴直徑在40 m～80 um即可，以防止混凝土表面泛出水泥漿液。

2)在混凝土澆筑前，預(yù)先埋設(shè)冷卻水管，并進(jìn)行通水，通水主要為不大于12℃天然河水或制冷水，通水流量應(yīng)控制在1.9～2.0 m3/h。冷卻水管水平間距根據(jù)距離基礎(chǔ)面高度約束來(lái)進(jìn)行布置，4.4 m以下水平間距加密為1 m，4.4 m以上為1.5 m。豎直間距3 m高度以下布置1層，大于3 m布置2層，特殊大體積部位間距可加密為0.8 m，水管布置3層。冷卻水管采用蛇形布置，并采用U型卡進(jìn)行固定。冷卻水管材質(zhì)為高密度聚乙烯HDPE塑料管，內(nèi)徑32.6 mm，壁厚3.7 mm，外徑40.0 mm，并具有較高的導(dǎo)熱性能(熱系數(shù)應(yīng)≥1.6 kJ/m·h·℃)。其次當(dāng)混凝土開(kāi)始收面后，應(yīng)即覆蓋塑料薄膜和保溫被進(jìn)行倉(cāng)面保濕、保溫[2]。

根據(jù)實(shí)踐結(jié)果顯示，上述措施能夠有效控制混凝土的溫升峰值，降低混凝土因內(nèi)外溫差過(guò)大導(dǎo)致的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.3 澆筑后的溫度控制措施

1)根據(jù)實(shí)際檢測(cè)，混凝土內(nèi)部溫度在3 d所有達(dá)到峰值，因此從混凝土澆筑開(kāi)始至七達(dá)到峰值期間，冷卻水通水流量應(yīng)控制在1.9～2.0 m3/h，能夠有效削弱其峰值，在達(dá)到峰值后混凝土內(nèi)部會(huì)迅速開(kāi)始降溫，因此本階段應(yīng)控制水流量在1.5～1.7 m3/h之間，放緩其內(nèi)部降溫速率，以防止溫度降溫過(guò)快到至內(nèi)外溫差過(guò)大造成混凝土開(kāi)裂。在混凝土溫度降溫速率小于0.3℃/d后，降溫速率趨于平緩，應(yīng)控制水流量在1.6～1.8 m3/h之間，使其平緩降溫，直至混凝土內(nèi)部溫度穩(wěn)定在10℃后方可結(jié)束通水。

2)混凝土保溫，4～10月澆筑的混凝土，采用一層塑料膜+2 cm厚EPE保溫被倉(cāng)面保溫；11～次年3月澆筑的混凝土，采用一層塑料膜+4 cm厚EPE保溫被或其它保溫卷材進(jìn)行倉(cāng)面保溫。新澆混凝土終凝后，混凝土表面應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，高溫和次高溫季節(jié)采用流水養(yǎng)護(hù)，低溫季節(jié)采用灑水養(yǎng)護(hù)，氣溫驟降期間應(yīng)暫停養(yǎng)護(hù)。永久暴露面連續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于設(shè)計(jì)齡期，臨時(shí)倉(cāng)面的養(yǎng)護(hù)應(yīng)直到上層混凝土開(kāi)始澆筑時(shí)。養(yǎng)護(hù)期內(nèi)應(yīng)全面且不間斷的進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)，避免出現(xiàn)干濕交替。對(duì)永久外露面進(jìn)行土工布覆蓋，并流水養(yǎng)護(hù)。對(duì)長(zhǎng)期外露面進(jìn)行花管灑水養(yǎng)護(hù)。每隔2 h檢查一次養(yǎng)護(hù)的情況，氣溫高時(shí)加密巡查，并根據(jù)檢查結(jié)果及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施，確?；炷帘砻鏉駶?rùn)。不允許出現(xiàn)混凝土表面出現(xiàn)發(fā)白面積現(xiàn)象[3]。

根據(jù)實(shí)際實(shí)踐結(jié)果，上述措施能夠有效的控制混凝土內(nèi)部溫度升降，并有效的預(yù)防混凝土表面開(kāi)裂等現(xiàn)象。

2.3 其他條件下溫度控制措施

1)對(duì)長(zhǎng)期暴露面(含上下游面、尾水管表面、機(jī)組分縫面、肘管安裝坑表面)，混凝土澆完拆模后即設(shè)永久保溫層，至次年5月初拆除，采用4 cm厚聚苯乙烯板保溫。

2)氣溫驟降期間，對(duì)設(shè)計(jì)齡期內(nèi)的混凝土表面(包括澆筑層頂面及側(cè)面)進(jìn)行全面保護(hù)，對(duì)于未拆模部位和臨時(shí)倉(cāng)面，采用4 cm厚保溫被進(jìn)行臨時(shí)保護(hù)。

3)混凝土結(jié)構(gòu)的各種孔洞、廊道、電梯井等部位，采取有效封堵措施，防止因空氣流動(dòng)影響表面保護(hù)效果。

4)當(dāng)遭遇極端氣候條件，氣溫極高時(shí)，在嚴(yán)格按照溫控技術(shù)要求采取溫控措施的條件下，預(yù)計(jì)砼溫度仍將超過(guò)設(shè)計(jì)允許值時(shí)，提前采取加大通水流量、進(jìn)行表面流水等措施進(jìn)行控溫。

5)雨季施工時(shí)，及時(shí)了解天氣預(yù)報(bào)，合理安排施工，增加骨料含水率測(cè)定頻次、及時(shí)調(diào)整拌和用水量、做好雨季施工準(zhǔn)備工作，澆筑倉(cāng)面應(yīng)有防雨措施并備有不透水覆蓋材料。

3 結(jié) 語(yǔ)

本工程通過(guò)對(duì)高寒、高海拔地區(qū)廠(chǎng)房大體積混凝土溫控施工管理，監(jiān)測(cè)并分析了混凝土在不同溫控技術(shù)措施下不同的溫控效果，并在最優(yōu)的溫控效果下形成了上述一套成型的施工實(shí)踐流程，能為類(lèi)似地理、氣候條件下的工程項(xiàng)目提供一定的參考。