溫度計(jì)在混凝土重力壩澆筑過程中的應(yīng)用

姜松虎

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司 山西太原030024）

1 工程概況

石樓縣坪底供水工程取水樞紐位于石樓縣境內(nèi)，屈產(chǎn)河中游坪底河段，總庫容744×104m3，是一座以生產(chǎn)、生活供水為主，兼顧防洪的小（1）型水利工程。工程建成后，每年可向城鎮(zhèn)生活和工業(yè)供水650×104m3。

大壩內(nèi)觀儀器主要有：溫度計(jì)、測縫計(jì)、滲壓計(jì)、基巖變位計(jì)、界面變位計(jì)、鋼筋計(jì)等。其中溫度計(jì)是保證大壩施工順利安全進(jìn)行的重要保障，是控制大壩混凝土澆筑速度、單層厚度、冷凝時間的重要依據(jù)，所以溫度計(jì)的安裝是工程施工的重要環(huán)節(jié)。

2 溫度計(jì)安裝埋設(shè)方法

溫度計(jì)適用于各種惡劣環(huán)境，但在使用時應(yīng)避免用于超過測量范圍的區(qū)域，同時還應(yīng)避免傳感器在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的環(huán)境下長期工作。埋設(shè)前對儀器進(jìn)行了檢驗(yàn)率定，所有傳感器全部合格，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足《混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（DL/T5178-2003）的要求。安裝埋設(shè)前應(yīng)檢查溫度計(jì)電纜是否完好無損，長度是否符合設(shè)計(jì)要求；用讀數(shù)儀檢測溫度計(jì)工作是否正常，工作狀態(tài)穩(wěn)定、讀數(shù)可靠方可埋設(shè)。

在混凝土澆筑時直接安裝埋設(shè)，溫度計(jì)埋設(shè)時按照設(shè)計(jì)位置固定好，對安裝埋設(shè)在混凝土中的溫度計(jì)不需要特別的保護(hù)。使用Φ30 mm 鋼釬在未凝固的混凝土中打孔，埋設(shè)深度約0.5 m，然后用較軟的新鮮混凝土回填封堵，最后在混凝土澆筑平面刻槽對接長電纜實(shí)施保護(hù)。溫度計(jì)觀測電纜的走向按設(shè)計(jì)要求固定和埋設(shè)，根據(jù)設(shè)計(jì)編號作好記錄并存檔，及時按要求測量和記錄初始值，確保其使用正常。

3 混凝土溫度控制

混凝土溫度控制是防止混凝土在施工期和運(yùn)用期產(chǎn)生裂縫的主要措施之一，是混凝土澆筑質(zhì)量的重要保障。

澆筑過程中對混凝土溫度的監(jiān)測結(jié)果顯示：在30 min 內(nèi)溫度提高1.5℃左右，60 min 溫度要提高3.0℃左右。為了防止內(nèi)部溫度過高無法散熱，應(yīng)根據(jù)溫度計(jì)監(jiān)測數(shù)據(jù)適當(dāng)調(diào)整澆筑速度和澆筑厚度。

混凝土澆筑后應(yīng)結(jié)合溫度計(jì)的實(shí)時數(shù)據(jù)，對溫度進(jìn)行控制，常用的溫控主要有兩種方法：1）養(yǎng)護(hù)，主要是防止混凝土開裂，因?yàn)閯倽仓甑幕炷吝€沒有完全凝固硬化，一般在早期可能會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，所以重點(diǎn)養(yǎng)護(hù)的是混凝土澆筑完成后早期形成的較寬裂縫。另外表面養(yǎng)護(hù)也是非常重要的，通常進(jìn)行表面養(yǎng)護(hù)可以提高混凝土的抗裂性能。在混凝土澆筑完成后12 h，應(yīng)對混凝土表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。混凝土在間歇性連續(xù)澆筑時，應(yīng)該對混凝土的間歇面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，保持時間在一個月左右。2）通水冷卻，主要是控制溫差及降低溫度，在施工時應(yīng)預(yù)先埋設(shè)冷卻水管，根據(jù)溫度計(jì)觀測數(shù)據(jù)確定冷卻水管的通水量、通水時間等，來控制混凝土兩層之間的溫差，降低混凝土壩體的最高溫度。

4 混凝土溫度觀測

按照設(shè)計(jì)圖紙，本工程在沖沙壩段和溢流壩段分別選取一個橫斷面進(jìn)行混凝土內(nèi)部溫度的觀測，兩斷面的樁號分別是0+046.45 和0+091.45。傳感器安裝位置見圖1 和圖2。

圖1 溢流壩段（樁號0+046.45）溫度計(jì)布置圖

在澆筑過程中應(yīng)加強(qiáng)混凝土溫度的監(jiān)測工作及大氣環(huán)境的溫度變化，保證混凝土澆筑時不受氣候的影響。在澆筑時對混凝土的內(nèi)部溫度實(shí)施24 h 連續(xù)監(jiān)測，每隔2 h 測溫一次；3～5 d 后待溫度趨于平穩(wěn)或降溫階段，每隔4 h 測溫一次，直到混凝土內(nèi)外溫差小于20℃并趨于穩(wěn)定為止，所測的數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)計(jì)編號準(zhǔn)確記錄。表1 為溫度計(jì)安裝信息及溫度觀測表。

圖2 沖沙壩段（樁號0+091.45）溫度計(jì)布置圖

表1 溫度計(jì)安裝信息及溫度觀測表

通過對混凝土澆筑過程內(nèi)部溫度的觀測可以總結(jié)出以下規(guī)律：

春季澆筑的混凝土（澆筑層厚度為1.5 m），其混凝土內(nèi)部溫度通常于1～3 d 之內(nèi)達(dá)到最高值，之后會逐漸降低。6月份之后澆筑的混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到最高值的時間要長一些，通常有3～5 d，而當(dāng)澆筑層厚度達(dá)到2 m 或2.5 m 時，溫度消散速度會明顯變慢；而9月份之后埋設(shè)的溫度計(jì)表明，混凝土內(nèi)部溫度消散的時間更長。通過對大壩混凝土澆筑過程中內(nèi)部溫度的長期觀測，可得出以下結(jié)論：澆筑混凝土的內(nèi)部溫度不僅與氣溫因素有關(guān)，還與澆筑速度和單層厚度有關(guān)，即澆筑速度越快、澆筑厚度越大，內(nèi)部溫度可能達(dá)到的溫度值越高，而且消散時間越長。

內(nèi)埋式溫度計(jì)較好地反映了大壩澆筑過程中混凝土內(nèi)部溫度的變化特征。在混凝土澆筑完成后，內(nèi)部溫度會迅速升高，通常會在24～72 h 內(nèi)達(dá)到最高值，之后溫度會逐漸降低。從21 支溫度計(jì)的變化特征看，溫度相對變化量在3.0℃～28.8℃之間，絕對溫度最高可達(dá)51.2℃。

5 結(jié)論

通過施工期的長期觀測和資料分析，可總結(jié)如下結(jié)論：1）高速升溫時長，24～72 h；2）高速散熱時長，通常會持續(xù)30～40 d；3）低速散熱時長，通常會持續(xù)6 個月甚至10 個月。散熱完成后，混凝土內(nèi)部溫度基本穩(wěn)定，環(huán)境溫度上升為影響大壩混凝土溫度的主要因素。影響混凝土內(nèi)部溫度差（Δt）及散熱速度的因素主要有：環(huán)境溫度（氣溫）、單層澆筑速度、單層厚度，以及測點(diǎn)深度（和壩體表面的距離）等。