超薄拱壩混凝土的溫控措施

汪 洋

(西藏開發投資集團有限公司，西藏 拉薩 850000)

超薄拱壩混凝土的溫控措施

汪 洋

(西藏開發投資集團有限公司，西藏 拉薩 850000)

鑒于水電站大壩建設及運行的安全性，大壩混凝土澆筑過程中的溫度控制尤為重要,以蓋下壩水電站攔河壩工程建設為例，分析了超薄拱壩混凝土施工過程中的溫控措施，為類似工程的建設提供參考。

蓋下壩水電站,雙曲拱壩,混凝土,溫控

1 工程概況

蓋下壩水電站攔河壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程394.00 m，最大壩高160 m(包括基礎墊座19 m)，壩頂弧長153.20 m，壩頂寬度6.0 m～10.8 m，厚高比0.106，是目前亞洲最高薄拱壩，其混凝土用量大，混凝土的溫度控制要求高。通過現場精心的施工組織、科學的施工管理及嚴謹的混凝土溫控措施，蓋下壩水電站攔河壩混凝土的澆筑順利完成，未產生任何裂縫，成功實現了零裂縫的質量目標。

2 混凝土溫控依據

以工程相關的標準或規程要求為基礎，通過設計單位、監理單位及施工單位等參建單位的聯合討論與分析，制定了蓋下壩水電站攔河壩混凝土相關的3個重點溫控要求，分別為封拱灌漿溫度、基礎允許溫差及壩體允許的最高溫度，它們的要求依次見表1～表3。

表1 壩體封拱灌漿溫度表

表2 基礎允許溫差標準

此外，在混凝土施工過程中，須嚴格控制各壩塊混凝土的澆筑速度，相鄰壩塊的混凝土澆筑高差不應大于10 m～12 m，最高壩塊和最低壩塊的混凝土澆筑高差不應超過15 m,相鄰壩段混凝土的澆筑時間間隔宜小于21 d。

表3 壩體設計允許最高溫度 ℃

3 混凝土溫控措施

混凝土的溫升主要源于膠凝材料的水化，因此控制膠凝材料的水化熱總量及水化放熱速度是混凝土溫控的重點，依據實際工程工況，從以下4個方面開展混凝土的溫控工作：

1)混凝土原材料的選擇；2)混凝土配合比的設計；3)混凝土的拌合生產；4)混凝土的施工控制(含運輸、澆筑等)。

3.1混凝土原材料的選擇

考慮到膠凝材料對混凝土溫升的影響，蓋下壩水電站攔河壩建設選用混凝土原材料遵循以下原則：

1)水泥：選用強度等級為42.5級中熱硅酸鹽水泥，其指標均須符合國家標準(水泥比表面積宜不大于320 m2/kg，MgO含量4%～5%)；

2)粉煤灰：壩體混凝土使用滿足國家標準要求的Ⅰ級粉煤灰；

3)骨料：大壩混凝土所用骨料質量要求均須滿足DL/T 5144—2015水工混凝土施工規范及設計相關規定；

4)外加劑：大壩混凝土所采用的外加劑均須滿足DL/T 5100—2014水工混凝土外加劑技術規程及設計相關規定。

3.2混凝土配合比的設計

混凝土的早期溫升主要發源于水泥的水化，因此，在保證混凝土和易性及設計要求各項性能的前提下，適當提高膠凝材料中粉煤灰所占的比例，以降低混凝土早期的水化熱溫度峰值及水化放熱速率，進而減小混凝土內部與外部的溫度差異，最終降低混凝土出現溫度裂縫的可能性。

3.3混凝土的拌合生產

在拌合設備與拌合工藝相同的前提下，混凝土的拌合出機溫度會因拌合前原材料的溫度不同而產生改變，同時在其他條件相同的前提下，采用不同的拌合方式，混凝土的拌合出機溫度也不同。

依據能量守恒定律，拌合前混凝土各原材料的熱量之和應與拌合后混凝土的熱量相等，因此本工程建設采用骨料預冷、拌合加冷水(或加冰)的方法來對混凝土的拌合出機溫度進行控制。

依據實際的工程需求，合理控制混凝土拌合時加入預冷骨料、冷水或冰的量，進一步來控制混凝土的拌合出機溫度，以此為基礎，本工程建設時混凝土拌合出機溫度的控制方法為：加入4 ℃冷水和冰屑拌合混凝土，當混凝土的拌合出機溫度控制值為10 ℃時，加冰約30 kg。

本工程建設過程中，嚴格依據設計要求對混凝土的拌合出機溫度進行控制，具體要求為：

1)強約束區：冬季期間拌合出機溫度須控制在8 ℃左右，其余季節須控制在7 ℃以內；

2)弱約束區：拌合出機溫度均須控制在8 ℃左右；

3)自由區：冬季期間拌合出機溫度須控制在10 ℃～11 ℃，其他季節須控制在8 ℃左右。

3.4混凝土的施工控制

3.4.1運輸控制

混凝土的運輸距離越遠，運輸途中的轉運次數越多，水泥的水化程度越大，進一步導致混凝土的入倉溫度越高，不利于混凝土的溫控施工，因此，結合工程現場的實際情況，應盡可能縮短混凝土的運輸距離，減少混凝土的運輸時間，以保證澆筑質量。

此外，所有的混凝土運輸設備、工具(如吊罐、攪拌車及自卸車等)均須設置遮陽、隔熱材料，對混凝土進行防曬保溫。

3.4.2澆筑控制

1)入倉溫度控制。

考慮高、低溫季節對混凝土性能的影響，本工程制定的混凝土澆筑計劃如下：

a.高溫季節澆筑混凝土，安排在夜間澆筑。在確定制冷容量時，按非約束區混凝土7月～9月的澆筑溫度考慮，混凝土拌合出機溫度的控制值為10.0 ℃。

b.低溫季節澆筑混凝土，當日平均氣溫低于5 ℃時，應適當加熱水或預熱骨料來進行混凝土的拌制，進而控制混凝土的入倉溫度。

2)澆筑層厚及高差控制。

對于大體積混凝土的澆筑，一般采用分層澆筑的方法，蓋下壩水電站攔河壩的工程建設對于澆筑層厚的控制遵循以下原則：

a.大壩基礎強約束區澆筑層厚須控制在1.5 m左右；

b.弱約束區與孔口約束區澆筑層厚須控制在1.5 m～3 m；

c.非約束區澆筑層厚須控制在3.0 m左右。

綜合分析大體積混凝土的散熱、防裂及澆筑等各方面因素，本工程中混凝土澆筑的層間間歇時間須滿足：1.5 m層厚，控制層間間歇5 d～7 d左右；3.0 m層厚，控制層間間歇5 d～21 d。

3)混凝土表面防護。

蓋下壩水電站攔河大壩位于狹谷山區，晝夜溫差較大，氣候干燥，風速較大，混凝土表面易產生收縮裂縫，因此，對于基礎約束區、上下游面及相關重要結構部位，除按高溫季節進行溫度控制外，還須加強混凝土表面的保溫保濕工作，以減少內外溫差及表面水分的散失，避免壩體混凝土表面裂縫的出現。

3.4.3溫度控制

通常，澆筑早期的混凝土有3個典型特點：水化速度快、水化溫升快、水化熱高，受這些因素影響，大壩混凝土的內部與外部易產生溫度差異，進而導致混凝土內外部出現溫度梯度，溫度應力也隨之產生，進一步發展將誘發溫度裂縫的出現。

為防止混凝土的內外部溫差過大，本工程采用的主要方法為通水降溫，即：在大壩混凝土的內部布設冷卻水管，通過通水溫度和通水流量來控制混凝土的降溫速率。

依據工程現場實際條件，大壩通水冷卻分三期進行，具體如下：

1)一期冷卻通水旨在削減混凝土內部水化熱溫升；

2)二期冷卻通水自每年的9月開始進行，壩體通水水溫與壩體混凝土溫差控制在25 ℃以內，將混凝土內部溫度降至20 ℃～22 ℃，以滿足其過冬時內外溫差要求；

3)三期冷卻通水在接縫灌漿前進行，目的在于將混凝土的內部溫度控制在設計允許的接縫灌漿封拱溫度范圍內。

4 結語

蓋下壩大壩工程建設施工管控及溫控管理控制得當，尤其是對混凝土溫度的把控，其所有溫控指標均滿足設計溫控標準，并成功實現“零裂縫”的壯舉，工程涉及的溫控措施可為今后類似的工程建設提供參考。

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[4] 馮乃謙.實用混凝土大全[M].北京：科學出版社,2001.

Temperaturecontrolofsuper-thinarchdamconcrete

WangYang

(TibetDevelopmentInvestmentGroupCo.,Ltd,Lhasa850000,China)

In light of the hydropower station dam construction and operation security, the paper holds that the temperature control of the dam concrete in casting process is rather important. Taking Gaixia dam hydropower station barrage engineering construction as an example, it analyzes temperature control measures of super-thin arch dam concrete in construction process, which has provided some guidance for similar engineering construction.

Gaixia dam hydropower station, double-curved arch dam, concrete, temperature control

TU755

A

1009-6825(2017)26-0103-02

2017-07-05

汪 洋(1975- )，男，工程師