鄒建飛（遼寧省水利工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督中心站，遼寧 沈陽110003）

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猴山水庫工程大體積混凝土溫控措施研究

鄒建飛
（遼寧省水利工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督中心站，遼寧 沈陽110003）

［摘 要］大體積混凝土施工時，由于水化作用產(chǎn)生很高的溫度，使混凝土構(gòu)件內(nèi)外溫差較大，易產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。因此有效的溫度控制是大體積混凝土施工的重要措施。文章結(jié)合猴山水庫工程實例，提出大體積混凝土溫度控制的有效措施。

［關(guān)鍵詞］大體積混凝土；溫控；措施；研究；猴山水庫

大體積混凝土自然散熱緩慢，澆筑后水泥水化熱集中，混凝土內(nèi)部溫度迅速上升，且幅度較大。為防止混凝土內(nèi)外溫差過大，在溫度應(yīng)力的作用下而產(chǎn)生裂縫，通過對綏中猴山水庫工程大體積混凝土溫控研究，著重在原材料選擇、施工配合比優(yōu)化、原材料和中間產(chǎn)品溫度控制、混凝土拌制和運輸控制、混凝土澆筑控制、通循環(huán)冷卻降溫及表面保溫保濕養(yǎng)護等方面提出綜合的混凝土溫度控制措施，施工中跟蹤監(jiān)測混凝土內(nèi)部溫度，根據(jù)測溫結(jié)果及時調(diào)整溫控措施，有效控制混凝土有害溫度裂縫的產(chǎn)生。

1 工程概況

猴山水庫位于綏中縣狗河中游范家鄉(xiāng)，距綏中縣城約35 km，工程任務(wù)是以供水為主，兼顧防洪，同時改善下游農(nóng)業(yè)灌溉條件。水庫總庫容為1.60億m3，興利庫容為1.28億m3，防洪庫容為0.28億m3。工程為Ⅱ等工程，主要建筑物攔河壩、副壩建筑物級別定為2級，壩后供水管、調(diào)流閥室、輸水隧洞以及次要建筑物為3級，攔河壩兩岸壩肩邊坡級別為2級。攔河大壩為混凝土重力壩，最大壩高51.6 m，由右岸擋水壩段、引水壩段，底孔壩段、溢流壩段及左岸擋水壩段組成。

2 混凝土澆筑設(shè)計溫控要求

結(jié)合壩體溫控仿真計算，設(shè)計單位提出綏中猴山水庫工程混凝土壩體澆筑溫控要求。

1）左岸擋水壩段。強約束區(qū)（86.6～94.9 m高程），混凝土澆筑溫度不大于18℃，最高溫度不大于33℃；弱約束區(qū)（94.9～103.2 m高程），混凝土澆筑溫度不大于20℃，最高溫度不大于30℃；非約束區(qū)（103.2 m高程以上），混凝土澆筑溫度不大于22℃，最高溫度不大于35℃；

2）右岸擋水壩段。強約束區(qū)（86.6～94.9 m高程），混凝土澆筑溫度不大于18℃，最高溫度不大于33℃；弱約束區(qū)（94.9～103.2 m高程），混凝土澆筑溫度不大于20℃，最高溫度不大于34℃；非約束區(qū)（103.2 m高程以上），混凝土澆筑溫度不大于22℃，最高溫度不大于32℃；

3）溢流壩段。強約束區(qū)，混凝土澆筑溫度≤18℃，最高溫度不大于33℃；弱約束區(qū)，混凝土澆筑溫度不大于20℃，最高溫度不大于34℃；非約束區(qū)，混凝土澆筑溫度不小于22℃，最高溫度不大于32℃；閘墩，混凝土澆筑溫度不大于22℃，最高溫度不大于44℃；溢流面6月澆筑，混凝土澆筑溫度不大于18℃，最高溫度不大于40℃。

3 混凝土溫控措施

3.1 原材料及中間產(chǎn)品采取的措施

混凝土組成原材料中，對混凝土溫度影響最大的是骨料溫度、其次是砂子和水的溫度，水泥等膠凝材料的影響最小。因此，降低混凝土拌合物的溫度，首先應(yīng)降低原材料的溫度，特別是降低比熱最大的水和用量最多的骨料的溫度。

選用水化熱較低的水泥（選用P·MH42.5中熱硅酸鹽水泥），摻加適當比例粉煤灰（選用Ⅱ級F類），有效降低混凝土的水化熱溫升；對大體積混凝土加大骨料粒徑（基礎(chǔ)及內(nèi)部混凝土采用四級配，最大骨料粒徑為80～120mm），有效降低混凝土的絕熱溫升；優(yōu)選復(fù)合高效型外加劑（選用LSYT引氣減水劑），降低混凝土單位水泥用量，以減少混凝土水化熱溫升和延緩水化熱發(fā)散速率，提高混凝土抗裂能力。

3.2 優(yōu)化施工配合比

混凝土施工中采取有效措施優(yōu)化混凝土配合比，保證混凝土所必須的極限拉伸值、施工勻質(zhì)性指標及強度保證率。工程施工前，選用不同型號的外加劑，其他材料相同，分別在兩家甲級資質(zhì)的試驗室做相同配合比設(shè)計。在相同外界環(huán)境下，僅以壩體基礎(chǔ)混凝土（C9020F100W6）及內(nèi)部混凝土（C9015F50W2）為例進行對比，結(jié)果見表1。

表1 優(yōu)化施工配合比對比表

通過對比，B試驗室優(yōu)化的新配合比，水泥用量較小、相對水化熱絕熱溫升小，能更好地控制混凝土內(nèi)部溫度，施工中采用此配合比。

3.3 原材料及中間產(chǎn)品的溫度控制

1）粗骨料的溫度控制。料倉進料安排晚間及清晨低溫時段進料；保證成品料倉的骨料堆設(shè)高度，并有足夠的儲備；骨料頂部采用鋼骨架搭設(shè)遮陽棚；料倉部位安裝噴灑水霧裝置，保持濕潤，降低骨料溫度。

2）拌合用水的溫度控制。拌合用水采用地下水，在拌合站下游150 m處修建深5 m、容量為50 m3的蓄水池，水池頂面澆筑25 cm厚C30鋼筋混凝土，頂面采用砂礫料回填 ，管路埋至地下引至拌合站蓄水池，水溫在10℃左右。高溫季節(jié)采用加冰塊進行冷卻，使水溫達到4℃。

3）水泥、粉煤灰等膠凝材料的溫度控制。對水泥、粉煤灰等膠凝材料，加強人為管理，提前進行儲料，及時和供貨商進行溝通，避免在出廠高溫狀態(tài)時直接使用。

4）外加劑的溫度控制。外加劑儲存位置采用鋼筋做骨架搭設(shè)遮陽棚，避免陽光直射。

3.4 混凝土拌制及運輸控制措施

1）拌合系統(tǒng)控制措施。對拌合系統(tǒng)進行重點控制，對送料皮帶機及上料斗位置采用鋼骨架搭設(shè)防曬網(wǎng)，避免陽光直射；對蓄水池進行保溫，四周粘貼保溫板，并用防曬網(wǎng)進行纏繞固定，頂部采用彩鋼瓦及保溫板進行覆蓋。

2）混凝土拌制控制措施。加強機械設(shè)備的管理，對料斗的上料進行控制，每次上料的方量能夠保證在15 min內(nèi)用完，減少骨料在料斗中的溫度升高；加強蓄水池的管理，對蓄水池中的拌合用水經(jīng)常進行測溫，采取加冰措施使水溫滿足設(shè)計溫控標準。

3）混凝土運輸控制措施。對混凝土運輸設(shè)備，采取隔熱遮陽措施，對運輸車輛用水沖洗進行降溫；混凝土吊罐設(shè)置隔熱遮陽措施，以防在運輸過程中受日光直射，減少溫度回升，降低混凝土運輸過程中的溫度回升率。

4）混凝土澆筑措施。增加機械設(shè)備以加快入倉速度，入倉強度是保證混凝土入倉溫度的最有效措施，工程配備HZS180及HZS50型共兩套拌合系統(tǒng)，完全滿足高峰期混凝土澆筑強度，增加水平及垂直運輸設(shè)備，確保倉面澆筑層能夠及時覆蓋；實行現(xiàn)場交接班，加強設(shè)備和人員的調(diào)度管理，提高作業(yè)效率，強調(diào)現(xiàn)場交接班制度，確保澆筑的連續(xù)性，避免停料停澆現(xiàn)象；加強管理，強化調(diào)度權(quán)威性，堅決避免混凝土運輸過程中有自卸車等待卸料現(xiàn)象；統(tǒng)籌安排、綜合考慮倉面施工，根據(jù)倉號及澆筑強度，充分利用有利澆筑時段，抓住早、晚和夜間溫度相對較低的時段進行施工；混凝土平倉振搗后，采用彩條布及時覆蓋，以防環(huán)境溫度影響使表面混凝土溫度升高；混凝土采用臺階法進行澆筑，控制臺階厚度不超過0.5 m；混凝土澆筑完畢后，及時進行養(yǎng)護，已澆混凝土表面進行流水養(yǎng)護，保持倉面濕潤，上、下游表面懸掛塑料管穿孔，孔間距40 cm、孔徑4mm，進行長流水養(yǎng)護。

5）冷卻水管的鋪設(shè)。在5—10月澆筑的混凝土中鋪設(shè)冷卻水管；初期冷卻：埋管在混凝土澆筑開始后通水，通水時間為14 d，冷卻水初溫12℃，混凝土溫度與水溫之差不超過20℃，冷卻時混凝土日降溫幅度不超過1℃，管中流量為1.0 m3/h，水流方向每天改變一次，使壩體均勻冷卻；冷卻水管布置：每澆筑層布置一層，水平間距根據(jù)設(shè)計圖紙布置，采用準32mm HDPE管，壁厚2mm。

6）冷卻水管埋設(shè)。冷卻水管的埋設(shè)位置、走向等嚴格按照設(shè)計圖紙要求進行；混凝土澆筑前和在澆筑過程中對已安裝好的冷卻水管各進行一次通水檢查，如發(fā)現(xiàn)堵塞及漏水現(xiàn)象，立即處理。在混凝土澆筑過程中，避免水管受損或堵塞；供水管布置自成系統(tǒng)，冷卻通水供水管的布置利用現(xiàn)有的廊道布置形式避免相互干擾，通水單根水管長度不大于250 m。在有帷幕、固結(jié)灌漿孔的倉面，采用錨筋固定水管，測量出水管布置圖和灌漿孔位進行對比，將灌漿孔位與冷卻水管錯位布置，防止冷卻水管被鉆孔打斷；冷卻水管在倉內(nèi)鋪設(shè)成蛇形管圈。埋設(shè)的冷卻水管嚴禁堵塞，并固定和清除表面的油漬等物，水管連接牢固、不漏水。

7）冷卻水管通水。初期通水采用河水，當河水滿足不了降溫要求時，采用深水井的水，通水時間14 d，混凝土溫度與水溫之差不超過20℃，冷卻時混凝土日降溫幅度不超過1℃，管中流量為1.0 m3/h，水流方向每天改變一次，使壩體均勻冷卻；冷卻水管使用完后，進行灌漿回填，露出混凝土表面的水管接頭割去，留下的孔立即用砂漿回填。

3.5 混凝土保溫措施

擋水壩段上、下游面永久保溫；溢流壩段上游面永久保溫，下游面、閘墩、溢流面冬季保溫。壩體上游面經(jīng)常性水位以上部分采用GRC復(fù)合擠塑板保溫，厚100mm，采用錨栓固定于混凝土表面；經(jīng)常性水位以下部分采用擠塑板保溫，厚100mm，采用錨栓固定于混凝土表面；壩體下游面采用GRC復(fù)合擠塑保溫板，厚100mm，采用錨栓固定于混凝土表面；溢流堰面、閘墩部位采用100mm厚防水巖棉被保溫。

3.6 混凝土溫度監(jiān)測

采用埋設(shè)在混凝土中的電阻式溫度計或熱電偶測量混凝土內(nèi)部溫度。在混凝土施工過程中，專人每4 h測量一次原材料的溫度、出機口混凝土溫度、混凝土內(nèi)部溫度及冷卻水的進出口溫度，并做好記錄。記錄數(shù)據(jù)用來分析冷卻方案的合理性和效果，并進行優(yōu)化。

4 結(jié)語

大體積混凝土的溫控是一項難度大、技術(shù)性強、涉及面廣的綜合工程。大體積混凝土工程溫控施工的核心是從大體積混凝土施工的各個環(huán)節(jié)控制混凝土內(nèi)部溫度變化，以達到控制混凝土溫度裂縫的目的。施工前，要制定具體的施工方案，在優(yōu)化配合比設(shè)計，改善施工工藝，提高施工質(zhì)量，做好溫度監(jiān)測工作，加強養(yǎng)護等方面采取有效的溫控施工技術(shù)措施。施工中，要加強質(zhì)量監(jiān)控力度，把好工程施工過程的材料關(guān)、工序關(guān)、檢測關(guān)及中間交驗關(guān)，嚴格按照施工圖紙及設(shè)計規(guī)范要求進行施工，才能達到設(shè)計溫控要求、混凝土強度要求及混凝土防裂要求。

［中圖分類號］TV121

［文獻標識碼］B

［文章編號］1002－0624（2016）06－0023－03

[收稿日期]2016-01-04