碾壓混凝土壩施工溫度控制的技術(shù)措施

曲興偉

摘 要：結(jié)合碾壓混凝土施工材料、施工特點及溫度變化情況，根據(jù)工程狀況，通過采取降低澆筑溫度、水管冷卻等方式，實現(xiàn)對碾壓混凝土壩溫度的把控，保證工程質(zhì)量。本文就結(jié)合工程案例，重點闡述和分析碾壓混凝土壩施工溫度控制的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：碾壓混凝土壩 施工 溫度控制 技術(shù)措施

1.引言

防裂作為混凝土壩施工、設(shè)計、運(yùn)行等環(huán)節(jié)中重點關(guān)注的內(nèi)容。混凝土壩裂縫一般是因為溫度變化導(dǎo)致，所以防裂核心方式就是通過對溫度把控和結(jié)構(gòu)措施減少溫度應(yīng)力。和常態(tài)混凝土進(jìn)行比較，碾壓混凝土在材料參數(shù)及施工方式上有著明顯差異，其溫度應(yīng)力與溫度措施具備特有特點，在對碾壓混凝土壩溫度及應(yīng)力分析及控制過程中，需要對這些特點綜合思考。結(jié)合碾壓混凝土壩實際情況和溫度控制要求，采取合理的施工技術(shù)，減少溫度應(yīng)力帶來的影響，保證碾壓混凝土壩整體安全。

2.工程概況

莊里水庫位于山東省南四湖湖東地區(qū)十字河流域，是國務(wù)院確定的172項節(jié)水供水重大水利工程之一，水庫總庫容1.33億m3；水庫大壩為壤土均質(zhì)壩和碾壓混凝土壩的混合壩型，壩軸線長3124m，壩頂高程119.90m；溢洪道長249m，布置在河床中間，分為溢流壩段、左右岸半插入段和左右岸全插入段，共五部分14段。

3.碾壓混凝土壩施工溫度控制標(biāo)準(zhǔn)

3.1壩體混凝土最高溫度控制設(shè)計

首先根據(jù)設(shè)計圖紙?zhí)峁┑南嚓P(guān)溫度標(biāo)準(zhǔn)（一般包括碾壓混凝土澆筑溫度、基礎(chǔ)允許溫差、混凝土的內(nèi)外溫差等），結(jié)合相關(guān)工程規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，參考類似工程參數(shù)，經(jīng)碾壓混凝土壩穩(wěn)定溫度場仿真分析，確定莊里水庫工程壩體碾壓混凝土允許最高溫度：0～0.4L（約束區(qū)），最高溫度33.0℃；大于0.4L（非約束區(qū)），最高溫度36.0℃。在此過程中需要注意，如果上下游采取保溫對策時，允許最大溫度可以上調(diào)2℃左右。

3.2壩體混凝土內(nèi)外溫差設(shè)計

內(nèi)外溫差是指混凝土內(nèi)部與表面（一般距混凝土外露面5～10cm位置）。由于碾壓混凝土膠凝材料中摻和百分之五十以上的粉煤灰，減少了水泥用量，導(dǎo)致水化熱放熱過程緩慢，混凝土內(nèi)部達(dá)到最高溫度時間較長，降溫過程時間長，使壩體內(nèi)部混凝土長期處于高溫狀態(tài)，當(dāng)遇到氣溫驟降時，容易形成較大的內(nèi)外溫差，以致造成溫控裂縫；所以應(yīng)加強(qiáng)混凝土表面保溫，做好氣溫驟降期間和冬季施工期間的保溫防裂措施。內(nèi)外溫差控制不允許超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，一般控制在14～230C，莊里水庫工程的內(nèi)外溫差設(shè)計值為200C。

3.3壩體混凝土新老結(jié)合面溫差設(shè)計

間歇階段大于28天的混凝土稱之為老混凝土。由于上下層新老混凝土的溫差所引起的溫度應(yīng)力往往比較大，所以混凝土表面L/4范疇內(nèi)的新澆筑混凝土根據(jù)新老混凝土溫度差進(jìn)行控制。壩體碾壓混凝土新老混凝土溫差控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合設(shè)計要求，一般控制溫差為13～17℃。

4.碾壓混凝土壩施工溫度控制的技術(shù)措施

4.1合理分倉分縫并科學(xué)安排施工進(jìn)度

碾壓混凝土施工一般采取通倉薄層連續(xù)澆筑，倉面劃分需遵循這一原則，同時還要考慮施工機(jī)械生產(chǎn)率的影響。碾壓混凝土大壩一般不設(shè)縱縫，橫縫分縫距離一般為20m左右，施工中采用切縫機(jī)切縫。

根據(jù)工程特點和現(xiàn)場實際情況，科學(xué)安排混凝土施工程序和施工進(jìn)度，充分利用低溫季節(jié)進(jìn)行施工。基礎(chǔ)約束區(qū)、孔口等重要結(jié)構(gòu)部位，要在設(shè)計規(guī)定的間歇期內(nèi)連續(xù)澆筑，杜絕出現(xiàn)薄層長間歇；基礎(chǔ)約束區(qū)、孔口等，溫控要求嚴(yán)格的部位盡量安排在低溫季節(jié)施工，無法避開高溫季節(jié)施工時，盡可能利用晚間低溫時段澆筑。

4.2優(yōu)化配合比

在滿足工程設(shè)計強(qiáng)度要求的情況下，優(yōu)化混凝土配比，采用放熱量較低的水泥，減少水泥用量，采取摻加超過50%的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，優(yōu)選復(fù)合外加劑（減水劑和引氣劑），改善骨料級配，盡量選用抗裂性能好骨料，已減少混凝土水化熱溫升和延緩水化熱發(fā)散速率，將混凝土最高溫度控制在規(guī)定范疇內(nèi)，改善混凝土的抗裂性能，提高混凝土的抗裂能力。

4.3材料溫控措施

料倉骨料堆料高度不低于6m，優(yōu)先使用已儲備幾天的溫度較低的骨料；在高溫季節(jié)，骨料堆頂部噴霧降溫。

水泥和粉煤灰提前存儲，溫度分別不超過60℃和45℃；水泥和粉煤灰存儲罐的表面涂刷白色油漆，減少吸熱；高溫季節(jié)可以在儲存罐表面灑水降溫。

4.4混凝土澆筑過程溫度控制

（1）在混凝土攪拌過程中，如果澆筑溫度高于設(shè)計要求的溫度控制標(biāo)準(zhǔn)，則需要采取加冰攪拌方式。

（2）優(yōu)化混凝土運(yùn)輸方案，為加快入倉速度，盡量采用汽車直接入倉，確保運(yùn)輸?shù)缆返臅惩ǎ瑧?yīng)避免等車卸料現(xiàn)象；高溫季節(jié)，運(yùn)輸車輛頂部搭設(shè)活動遮陽棚，車輛兩側(cè)設(shè)保溫層等措施。

（3）在高溫季節(jié)混凝土入倉后及時平倉、碾壓或振搗，縮短混凝土暴露時間，碾壓混凝土從出機(jī)到碾壓完畢一般控制在2h以內(nèi)，層間間隔夏季高溫時段一般控制在4～6h之內(nèi)，其它時間控制在4～12h。高溫季節(jié)施工，采用噴霧劑噴霧、高壓水槍噴霧等方式降低倉面環(huán)境溫度。

（4）斜層碾壓施工工藝是加速混凝土施工的有效方法，自卸車直接入倉、快速連續(xù)鋪筑碾壓，縮短了倉面間隔時間，保證了施工質(zhì)量；采用此工藝，各施工工序之間互不干擾，可以平行作業(yè)。一個倉面在進(jìn)行碾壓施工同時可以在已收倉的部位進(jìn)行下一倉的準(zhǔn)備工作，極大節(jié)省備倉時間，從而縮短了工期。

4.5混凝土表面保溫

碾壓混凝土施工宜在日平均氣溫 3～25℃之間進(jìn)行，當(dāng)日平均氣溫高于25℃，需要采取有效的降溫措施，當(dāng)日平均氣溫低于3℃，需要對壩面和倉面采取適當(dāng)?shù)谋卮胧．?dāng)日平均氣溫在2～4d內(nèi)連續(xù)下降6℃以上時，對齡期在60天之內(nèi)暴露面，需要進(jìn)行早期表面保護(hù)。當(dāng)拆模的混凝土遇到寒潮，需在模板外覆蓋保溫被，并延長拆模時間，選擇適當(dāng)?shù)臅r間拆模。在完成澆筑工作以后，如果不連續(xù)施工，應(yīng)該對混凝土表面溫度進(jìn)行控制，防止寒潮等導(dǎo)致混凝土外部和內(nèi)部溫差較大，引發(fā)混凝土裂縫。

4.6壩體通水冷卻

在水管材質(zhì)及管徑選擇上，主要以PE管為主，內(nèi)徑為2.8cm，外徑為3.2cm。在水管布置上，在位置為0-0.4L約束區(qū)，采取1.0m×0.9m（排距×層距）；約束區(qū)以外其他部位，采用1.0m×（1.2 ～1.5 m）（排距×層距），結(jié)合工程實際情況適當(dāng)修改。在回形管中，應(yīng)該結(jié)合上下游情況，讓水管呈現(xiàn)出水蛇分布方式，單根水管長度不得大于250m；在溫度控制過程中，PE管深入壩體及外漏長度為50cm。在水管鋪設(shè)過程中，需要科學(xué)設(shè)定高程，并在層面鋪設(shè)工作完成以后進(jìn)行施工，由專業(yè)人員負(fù)責(zé)，保證管道之間距離，冷卻水管長度不得大于250m。

通水冷卻分為初期通水冷卻和后期通水冷卻，9月初至次年8月底以前澆筑的壩體混凝土，在次年11月1日開始進(jìn)行后期通水冷卻。

采取井水冷卻，水溫控制在16℃。如果井水水量不滿足工程要求，則采取沉淀的河水，和井水一同應(yīng)用，水溫控制在18℃。在混凝土澆筑完成以后，盡可能早通水（不晚于12小時），如果日降溫沒有超過1℃，則通水時間設(shè)定為60天左右，可以結(jié)合實際溫度變化進(jìn)行設(shè)定。

4.7溫度監(jiān)測

對典型壩段位置進(jìn)行溫度監(jiān)測，溫度計測點需要設(shè)定在壩段左右兩端位置，不同澆筑層、不同標(biāo)號混凝土中心位置需要設(shè)定一個測點，并且在上游位置設(shè)定一個測點。本次采取溫度傳感器測量方式，測量范疇控制在-55℃～+125℃。溫度傳感器安裝之前，需要做好調(diào)試工作，保證安裝位置精準(zhǔn)無誤，引出線集中分布，并做好保護(hù)工作。在混凝土下料過程中，不可直接沖擊測溫元件。在進(jìn)行混凝土施工時，每間隔4小時測量混凝土溫度，并做好記錄。

5.結(jié)束語

總而言之，碾壓混凝土壩溫度控制和常態(tài)混凝土進(jìn)行比較，不但比較簡化，并且溫度控制效果較為顯著。在溫度控制時，需要結(jié)合實際情況，從各個環(huán)節(jié)入手，合理選擇溫度控制方式，科學(xué)設(shè)定溫度控制節(jié)點，對混凝土溫度變化情況進(jìn)行監(jiān)測，嚴(yán)格控制施工流程，減少溫度變化給施工質(zhì)量帶來的影響，保證工程整體施工安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯偉.公路與橋梁混凝土的施工溫度控制及其裂縫對策[J].低碳世界，2018（02）：244-245.

[2]孫海奎.碾壓混凝土壩溫控防裂探討[J].工程技術(shù)研究，2018（06）：22-23.

[3]劉虎.關(guān)于水利工程施工中混凝土溫度控制的探析[J].黑龍江水利科技，2018， 46（08）： 111-112.

[4]陳榮華.王家洲水庫碾壓混凝土大壩質(zhì)量控制要點淺析[J].中國水能及電氣化，2019（05）： 6-11.

[5]黃巍.碾壓混凝土施工[M].北京，中國水利水電出版社2015.