大體積混凝土高溫季節(jié)溫度控制措施

毛科

摘要：高溫季節(jié)大體積混凝土溫度控制的有效措施

關(guān)鍵詞：裂縫；防滲性能；坍落度；水化熱

重力壩混凝土施工技術(shù)的關(guān)鍵是解決混凝土防裂問題，最大限度的減少混凝土中的裂縫，增強(qiáng)混凝土的防滲性能，從而提高混凝土整體耐久性。

長期以來的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，重力壩混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的主要原因是溫度應(yīng)力造成的。因此，為了確保大體積混凝土施工質(zhì)量，針對大體積混凝土溫度控制需要做一下有效的措施。

1、混凝土配合比設(shè)計(jì)

科學(xué)合理的進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)研究，對控制混凝土水化熱非常關(guān)鍵，是常態(tài)混凝土溫度控制的重要環(huán)節(jié)。首先要對重力壩常態(tài)混凝土配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究，做大量細(xì)致的試驗(yàn)工作，通過多組對比試驗(yàn)，尋求降低水化熱和減小自生體積變形的途徑，提高混凝土抗裂能力。

2、控制混凝土水化熱

選用發(fā)熱量較低的水泥和較小單位水泥用量，是降低混凝土水化熱的最有效措施。減少水泥用量和單位水泥用量，采取以下幾個(gè)方面的主要措施：

（1）骨料級(jí)配設(shè)計(jì)：盡量選擇較大骨料粒徑，改善骨料級(jí)配。粗骨料最大粒徑為80mm。經(jīng)過試驗(yàn)可知，三級(jí)配最佳級(jí)配比例為D20：D40：D80=30：30：40時(shí)，混凝土密度最大、孔隙率最小。因此，重力壩大體積混凝土選擇三級(jí)配骨料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)。

（2）混凝土坍落度：通過試驗(yàn)，三級(jí)配混凝土水膠比確定為0.5時(shí)，砂率選擇32%、單位用水量115kg時(shí)，F(xiàn)DN高效減水劑摻量為0.70%、AE引氣劑摻量為1.55/萬時(shí)，混凝土拌和物的和易性最好，這時(shí)混凝土拌和物的坍落度檢測出來為70～75mm，屬于低流態(tài)混凝土。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)齡期時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)、抗凍指標(biāo)和抗?jié)B指標(biāo)能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）加摻合料：水泥選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，摻合料選取Ⅰ級(jí)粉煤灰和S75礦渣粉，選用不同的摻合比例進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)。通過大量對比，選用水化熱相對較低的摻合比例，作為重力壩推薦配合比。

（4）添加外加劑：通過混凝土性能試驗(yàn)，選用FDN型高校減水劑和AE型外加劑進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果顯示外加劑與水泥的適應(yīng)性較好，在滿足混凝土和易性和有關(guān)設(shè)計(jì)指標(biāo)的情況下，達(dá)到了適當(dāng)減少水泥用量和單位用水量的目的。

3、混凝土絕熱溫升

在混凝土配合比試驗(yàn)中，針對粉煤灰、礦渣微粉在不同摻合比例時(shí)28天內(nèi)混凝土絕熱溫升試驗(yàn)結(jié)果顯示：從混凝土拌合完成后的0℃升高至25℃，基本都是在7天內(nèi)完成的，升高速率較大。7天后，混凝土絕熱溫升趨于穩(wěn)定，直至28天，此值均在25℃左右。因此，混凝土澆筑后必須采取埋設(shè)冷卻水管、進(jìn)行初期通水措施，有效控制混凝土內(nèi)部溫度升高，降低內(nèi)部與外部的溫度差，從而有效控制因內(nèi)外溫度差造成的溫度裂縫。

4、多措并舉確保混凝土入倉溫度

溫度控制是重力壩大體積混凝土施工的重中之重。混凝土澆筑溫度的設(shè)計(jì)要求為：大壩混凝土澆筑溫度要求控制在14-16℃，最高不超過18℃。而本地區(qū)晝夜溫差較大，在混凝土溫度控制措施上，除了嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)提出的各項(xiàng)溫控要求外，并在施工中采取了以下具體溫控措施：

（1）混凝土拌和溫度控制

1）骨料降溫：在砂石骨料生產(chǎn)過程中使用河冰對粗骨料進(jìn)行第一次降溫，并及時(shí)將生產(chǎn)的骨料轉(zhuǎn)運(yùn)至堆存料倉。堆存料倉為彩鋼板搭設(shè)的防雨遮陽棚，避免陽光直射，可有效減少骨料溫度回升。同時(shí)在堆存料倉粗骨料頂部安設(shè)7道噴淋管，28個(gè)消防噴頭，水源采用冷卻系統(tǒng)生產(chǎn)的2℃冷水，使用高壓水泵對粗骨料進(jìn)行第二次噴淋降溫。通過以上降溫措施，可將粗骨料溫度降低3 ℃ ～ 5℃。

2）混合料溫度控制：在混凝土拌和站的配料倉和上料皮帶頂部安裝遮陽防雨棚，避免陽光直射，減少溫度回升。

3）混凝土拌和水降溫：利用井水并通過制冷系統(tǒng)冷卻，使混凝土拌制用水降低至2℃左右，進(jìn)一步降低混凝土出機(jī)口溫度。

4）混凝土拌和加冰降溫

高溫季節(jié)，除了采用加大噴淋量、設(shè)置遮陽棚、冷卻水拌和等措施來降低混凝土溫度外，還通過加冰拌和措施進(jìn)一步降低混凝土出機(jī)口溫度，以確保混凝土入倉溫度滿足設(shè)計(jì)要求。加冰拌制混凝土的具體時(shí)間由實(shí)測氣溫及混凝土入倉溫度確定，每天約14個(gè)小時(shí)左右。

根據(jù)混凝土配合比，混凝土用水量為110kg/m3，從2017年加冰拌和的降溫效果來看，在加冰量為用水量40%（加冰110*40%=44kg/m?）的情況下，可有效降低3.5～4℃。

（2）混凝土運(yùn)輸溫度控制

自卸車在拌合站裝料前，采用冷卻水沖洗車廂，進(jìn)行一次降溫；并在自卸車上加設(shè)自動(dòng)遮陽棚，裝料后及時(shí)遮蓋；入倉受料傳輸設(shè)備也加設(shè)遮陽棚，防止太陽直射，盡可能減少溫度回升。

（3）混凝土澆筑過程溫度控制

1）選擇合理的澆筑時(shí)段

高溫季節(jié)混凝土溫控是施工的難點(diǎn)也是重點(diǎn)，尤其是每年7、8月份，對倉位安排提出了更高的要求。基本的原則是避開中午高溫時(shí)段，在早晚或陰天施工。安排倉位時(shí)，隨時(shí)了解天氣預(yù)報(bào)，掌握天氣的變化趨勢。施工時(shí)避開上午11：00至下午16：00時(shí)段，中班在16：00之后開倉，早班10：00前爭取收倉。

2）高溫季節(jié)其他溫控措施

a.縮短混凝土運(yùn)輸及等待卸料時(shí)間，入倉后及時(shí)平倉振搗，加快覆蓋速度，縮短混凝土的暴露時(shí)間。

b.當(dāng)澆筑塊尺寸較大時(shí)，采用臺(tái)階法，臺(tái)階寬度大于2m，分層厚度不大于50cm。

c.為了最大限度的減少混凝土澆筑過程中的溫度回升，在澆筑倉面采用2臺(tái)噴霧機(jī)進(jìn)行噴霧降溫，形成一個(gè)氣溫相對較低的小氣候。

d.混凝土平倉振搗后，及時(shí)覆蓋養(yǎng)護(hù)。

（4）混凝土內(nèi)部溫度控制措施

1）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行分區(qū)、分層，并合理安排倉位做到短間歇均勻上升。

2）采用冷卻水管進(jìn)行壩體內(nèi)部降溫，通水冷卻分為初期和中、后期這兩期。初期冷卻通水時(shí)間，可取10d～20d混凝土溫度與水溫之差，不超過25℃，管中水的流速為0.6～0.7m/s。水流方向應(yīng)每24h調(diào)換1次，日降溫不應(yīng)超過1℃。

3）初期冷卻用水一般采用6～8℃制冷水，冷卻持續(xù)時(shí)間10～15d。

4）中期通水冷卻一般采用河水冷卻，后期通水冷卻，水溫可根據(jù)壩體接縫灌漿時(shí)間及壩體接縫灌漿溫度等確定。中后期通水冷卻時(shí)間為1～2個(gè)月，流量以18～25L/min左右。通水水溫與混凝土溫度內(nèi)部溫度之差，不超過20℃，日降溫超過0.5℃。

5）冷卻水管采用內(nèi)徑2.54cm耐高壓聚乙烯PVC管，其特點(diǎn)是材料輕巧，鋪設(shè)方便，施工費(fèi)用較低，導(dǎo)熱性能滿足熱量交換要求。

6）冷卻水管按照層間距2.0～3.0m布置，進(jìn)水口、出水口均設(shè)在大壩下游側(cè)或壩體廊道內(nèi)。基礎(chǔ)墊層混凝土厚度僅為1.0m，散熱條件好；混凝土澆筑塊層高2.0m～3.0m時(shí)，倉內(nèi)布置1層冷卻水管，布置在層厚的中間位置，有利于將混凝土內(nèi)部水化熱通過冷卻水帶出。即在澆筑1.0～1.5m時(shí)，鋪設(shè)冷卻水管，倉內(nèi)S型布置，水平間距1.5m左右，

5、混凝土養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土的裂縫，主要由溫度應(yīng)力和干縮應(yīng)力產(chǎn)生，絕大多數(shù)都是表面裂縫。因此，混凝土表面養(yǎng)護(hù)、保溫、保護(hù)非常重要。尤其是澆筑后7天內(nèi)，在上一層混凝土沒有及時(shí)覆蓋的情況下，一定要在混凝土表面加蓋線毯等進(jìn)行覆蓋，每天采用低溫河水灑水養(yǎng)護(hù)，保持混凝土表面始終濕潤。混凝土灑水養(yǎng)護(hù)在混凝土澆筑完畢后6～18h內(nèi)開始進(jìn)行，其養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)少于28d，有特殊要求的部位適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

總結(jié)：

通過我們兩年來的施工驗(yàn)證及數(shù)據(jù)分析，本套方案達(dá)到了預(yù)期的效果，保證了大體積混凝土的施工質(zhì)量，大大的減少了混凝土裂縫的產(chǎn)生，增強(qiáng)混凝土的防滲性能，提高混凝土整體耐久性。

（作者單位：中國水電十五局第二工程公司）