新疆烏魯木齊葛洲壩新疆工程局（有限公司） 何玉平

水電站大壩混凝土的溫度控制

新疆烏魯木齊葛洲壩新疆工程局（有限公司） 何玉平

一、工程概況

本文，筆者以某水力發(fā)電站為例。該水力發(fā)電站屬于大型的工程，以發(fā)電為主，兼有防洪、養(yǎng)殖、旅游和畦灌等綜合效益，蓄水庫具備相對(duì)的調(diào)節(jié)能力。蓄水庫倉容為149.14×108m3，電站裝機(jī)容積為6×700MW。大壩由43個(gè)壩段及左岸壩肩推力墩組成，以22#、23#壩段橫縫為界,分為左、右岸兩個(gè)標(biāo)段。本標(biāo)為左岸大壩標(biāo)，施工范圍為23#～43#壩段及局部水墊塘水泥澆筑。

二、大壩混凝土溫度控制問題

該水力發(fā)電站大壩為水泥拱壩，鑒于工期緊以及施工強(qiáng)度高的特點(diǎn)，其溫控要求也相當(dāng)嚴(yán)格。大壩水泥在溫控方面的困難程度表現(xiàn)在以下幾方面。

1. 大壩水泥使用的是C18045、C18040，水泥強(qiáng)度高，水泥的無上溫度較難控制，特別是在高溫季節(jié)施工時(shí)。

2. 由于二期冷卻在水泥的短齡期內(nèi)，而水泥內(nèi)士敏土水合熱沒有絕對(duì)開釋，加上拱壩邊坡陡峻，容易發(fā)生橫縫壓縫現(xiàn)象。這為二期冷卻帶來了很大的困難。

3. 大壩工程所處地區(qū)的晝夜溫差較大，新澆水泥外表較易受外界空氣溫度變動(dòng)影響，進(jìn)而導(dǎo)致開裂。

4. 艙面使用的是平層法澆筑，水泥顯露時(shí)間較長(zhǎng)，水泥澆筑時(shí)，艙面溫升較難控制。

三、大壩混凝土溫控分區(qū)

該工程的大壩水泥分為基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)、基礎(chǔ)弱約束區(qū)和非約束區(qū)三類。強(qiáng)約束區(qū)為h=（0～0.2）L內(nèi)的混凝土，弱約束區(qū)為（0.2～0.4）L內(nèi)的混凝土，非約束區(qū)為0.4L以上的混凝土，其中L為壩塊基礎(chǔ)長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度。依據(jù)施工總進(jìn)程規(guī)劃安置及溫控標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)溫控計(jì)算剖析基礎(chǔ)強(qiáng)弱約束區(qū)水泥全年需求預(yù)冷水泥。非基礎(chǔ)強(qiáng)弱約束區(qū)的水泥澆筑除12月、1月可以天然入倉外，剩下月份均需使用預(yù)冷水泥。上部3m層厚澆筑層采取開始的冷卻處理辦法，控制水泥無上溫度，以滿足預(yù)設(shè)的要求。

四、大壩混凝土溫控處理辦法

1. 合理安排施工順序。因?yàn)樵诖髩嗡嗍┕r(shí)，對(duì)于基礎(chǔ)約束區(qū)水泥、底孔、中孔和表孔等結(jié)構(gòu)部位，在預(yù)設(shè)規(guī)定的間歇期內(nèi)平均升漲，薄層長(zhǎng)間歇沒有顯露出來，而剩下部位基本做到短時(shí)間內(nèi)平均升漲，要扼制整個(gè)大壩無上與最低壩段高差不大于30m。對(duì)于基礎(chǔ)約束區(qū)水泥施工，盡量在10月至次年3月溫度較低時(shí)候澆筑，對(duì)各環(huán)節(jié)的溫控效果進(jìn)行嚴(yán)格控制。

2. 優(yōu)化配比。預(yù)設(shè)澆筑大壩水泥前，先對(duì)混凝土施工配比進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化預(yù)設(shè)。水泥施工中采取合理的處理辦法來優(yōu)化水泥的配比，保障水泥的極限拉伸值（或抗拉強(qiáng)度）、施工勻質(zhì)性指標(biāo)及強(qiáng)度保障率。

3. 降低出機(jī)口溫度和澆筑溫度。

（1）控制出機(jī)口溫度。降低水泥出機(jī)口溫度，將水泥從機(jī)口至艙面遮蓋前水泥溫度回升系數(shù)控制在0.25以內(nèi)。

（2）水泥運(yùn)送過程溫度的控制。為了有效地減低水泥在運(yùn)送過程中的溫度回升，可以在施工中增強(qiáng)管理，并加快水泥的入倉速度，以減少運(yùn)送過程中的溫度回升。

（3）水泥澆筑過程中溫度的控制。為了有效地減少預(yù)冷水泥的溫度回升，在高溫下澆筑水泥要在艙面噴霧，以降低艙面溫度。同時(shí)，優(yōu)選施工設(shè)施，盡可能地使用機(jī)械化操作，嚴(yán)格控制水泥運(yùn)送時(shí)間和艙面澆筑坯遮蓋前的顯露時(shí)間，加快水泥入倉速度和遮蓋速度，降低水泥澆筑溫度，以此降低壩體無上溫度。

4. 水泥澆筑分層及層間間歇的控制。

（1）水泥分層澆筑。澆筑層厚依據(jù)溫控、結(jié)構(gòu)和立模等條件進(jìn)行選定，對(duì)于大壩河槽壩段基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)澆筑層厚，4月至9月半大于1.0m，10月至翌年3月半大于1.5m，弱約束區(qū)澆筑層厚1.5m，非約束區(qū)澆筑層厚大多為1.5～3.0m。而對(duì)于埋件、鋼筋密布的孔口部位，鑒于澆筑3.0m層厚存在溫控及施工艱難情況，采取一次立模兩次澆筑形式進(jìn)行施工，每次澆筑1.5m。

（2）水泥層間歇期控制。對(duì)水泥層間歇期進(jìn)行控制，使其不過短也不過長(zhǎng)，對(duì)于1.0m層厚，層間間歇5d左右；對(duì)于1.5m層厚，層間間歇一般為7d左右；對(duì)于3.0m層厚，層間間歇為7～10d。

五、大壩水泥溫度控制的計(jì)算

1. 水泥出機(jī)口溫度和澆筑溫度的計(jì)算。

（1）在運(yùn)送過程中，存在攪拌樓轉(zhuǎn)料和往吊罐轉(zhuǎn)料，共轉(zhuǎn)料兩次，水泥運(yùn)送時(shí)間一般取平均值為30min，可以根據(jù)以下公式進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算：

式中，TB，P為水泥入倉溫度，T0為水泥出機(jī)口溫度，Ta為水泥運(yùn)送過程的空氣溫度。

（2）水泥的澆筑溫度。其計(jì)算公式為：

式中，TP為水泥澆筑溫度，TB，P是澆筑平倉振搗到上層遮蓋前的所有時(shí)間，以120min為宜。通過計(jì)算，若艙面在噴霧的背景下，比外界空氣溫度低5℃。在高溫季節(jié)，水泥的澆筑背景主要在6月，其均勻背景溫度為18.5℃，澆筑溫度分別為約束區(qū)12.9℃、非約束區(qū)14.8℃，基本滿足預(yù)設(shè)要求。顯然，其他月份也能滿足預(yù)設(shè)要求。

（3）性能使得運(yùn)送量遭受影響。通過對(duì)天然氣、煤氣管道內(nèi)壁施行涂層，可以有效減少因年久失修導(dǎo)致的沉淀物增加的現(xiàn)象，對(duì)于徹底整理管道具備一定的匡助效用，能夠很好地減少環(huán)境污染。通過減少管道內(nèi)的沉淀物，可以減少管道的維修量，延長(zhǎng)管道的運(yùn)用時(shí)間，對(duì)于各類閥門及管件的使用時(shí)間的延長(zhǎng)也有一定的推動(dòng)效用。

2. 水泥內(nèi)里無上溫度計(jì)算。水泥內(nèi)里無上溫度計(jì)算取值：外界溫度取月平均空氣溫度、養(yǎng)護(hù)水取月平均水溫，冷卻通水的水溫取10℃，冷卻水管長(zhǎng)度為300m，冷卻水管1.0m（澆筑層厚）×1.5m（水準(zhǔn)間距）、1.5m（水準(zhǔn)間距）×1.5m（澆筑層厚）、2.0m（澆筑層厚）×1.5m（水準(zhǔn)間距）。本工程按《水泥拱壩預(yù)設(shè)規(guī)范》中相關(guān)要求進(jìn)行計(jì)算，其天然散熱時(shí)采用單向差分法計(jì)算。

六、結(jié)論

計(jì)算結(jié)果表明，大壩水泥所采取的水泥控制處理辦法可以很好地滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)于保證大壩澆筑質(zhì)量具有重要作用，為同類工程的溫控施工提供了參考。