路強(qiáng)

（水利部新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

嚴(yán)寒地區(qū)越冬期混凝土表面各部位的最低溫度探究

路強(qiáng)

（水利部新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

對于嚴(yán)寒地區(qū)極端氣候條件下，混凝土的冬季保溫具有重要意義。衡量混凝土保溫效果的關(guān)鍵是越冬期間混凝土表面最低溫度控制在允許范圍之內(nèi)，評判混凝土冬季保溫效果的關(guān)鍵是控制混凝土的表面及棱角的最低溫度。通過試驗表明，最低溫度實測值往往高于理論估算值，理論計算值結(jié)果偏于保守，特別是在棱角部位，因此，在選取保溫材料的厚度時可適當(dāng)放寬。［關(guān)鍵詞］嚴(yán)寒地區(qū)；實驗墩；混凝土；表面；棱角；最低溫度

1　工程概況

樞紐由碾壓混凝土重力壩、1號副壩、2號副壩、溢流表孔、泄洪中孔、放水底孔、發(fā)電引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房等建筑物組成，擋水建筑物主壩為全斷面碾壓混凝土重力壩，最大壩高121.5 m，主壩全長1 570 m。

樞紐地處高緯度嚴(yán)寒干燥地區(qū)，冬季嚴(yán)寒，年溫差、日溫差較大，氣象和氣候條件都十分惡劣。多年平均氣溫2.7℃，極端最高氣溫40.1℃，極端最低氣溫-49.8℃，晝夜溫差平均12.8～16.2℃。氣候干燥，多年平均蒸發(fā)量為多年平均降水量的10倍左右，多年平均風(fēng)速1.8 m/s，最大風(fēng)速25 m/s，最大積雪厚度75 cm，最大凍土深175 cm。

2　最低溫度預(yù)測

在嚴(yán)寒地區(qū)施工條件與一般溫和地區(qū)不同，水工混凝土的施工期一般為每年4月初至10月末，其余時間則停止混凝土施工。這種冬季長時間間歇式施工方式，對于嚴(yán)寒地區(qū)極端氣候條件下，混凝土的冬季保溫具有重要意義。衡量混凝土保溫效果的關(guān)鍵是越冬期間混凝土表面最低溫度控制在允許范圍之內(nèi)，評判混凝土冬季保溫效果的關(guān)鍵是控制混凝土的表面及棱角的最低溫度。

在實際的工程運用中，往往由于資料的匱乏，理論上確定最低溫度非常困難，樞紐技術(shù)組根據(jù)參考文獻(xiàn)［1］中相關(guān)越冬期間的混凝土最低溫度的計算方法，通過計算分析預(yù)測在極端嚴(yán)寒天氣情況下表面溫度的最低值。

樞紐技術(shù)組在工地現(xiàn)場設(shè)置兩個實驗墩，1號實驗墩粘貼8 cm厚的XPS板進(jìn)行保溫，2號實驗墩刷上8 cm厚的聚氨酯進(jìn)行保溫，氣溫的降幅為25℃和30℃。由于混凝土表面和棱角的最低溫度與越冬期間的氣溫降幅成正比關(guān)系，可簡單預(yù)測1號實驗墩混凝土表面及棱角部位最低溫度，預(yù)測結(jié)果列于表1。

表1　混凝土（貼8 cm厚XPS板）表面及棱角最低溫度的預(yù)測成果℃

3　最低溫度分析

1號實驗墩和2號實驗墩2006年、2007年越冬期間實測最低溫度列于表2，3。實測最低溫度與估算值對比見表4。

以上實測成果表明：

1）棱角處混凝土溫度同表面中心處混凝土溫度的變化趨勢一致，但由于1號、2號實驗墩所使用的保溫材料不同，棱角處溫度下降速度略有不同。受氣溫影響，棱角處混凝土溫度同表面中心溫差在冬季最大。

2）1號實驗墩在2006年越冬期間，東側(cè)三向棱角最低溫度為-6.6℃，日最大降幅為1.04℃，與東側(cè)表面中心最大溫差為5.55℃；西側(cè)三向棱角最低溫度為-6.2℃，日最大降幅為0.94℃，與西側(cè)表面中心最大溫差為4.97℃；東西測表面中心最低溫度分別為-4.09℃和-4.37℃，滯后于棱角最低溫度約6 d。2007年越冬期間東側(cè)三向棱角最低溫度為-10.96℃，日最大降幅為1.2℃，與東側(cè)表面中心最大溫差為5.77℃；西側(cè)三向棱角最低溫度為-10.62℃，日最大降幅為1.09℃，與西側(cè)表面中心最大溫差為5.38℃；東西測表面中心最低溫度分別為-6.73℃和-6.45℃，滯后于棱角最低溫度約1 d。

表2　實驗墩東西南北側(cè)表面最低溫度　℃

表3　實驗墩頂表面最低溫度　　℃

表4　實驗墩表面及棱角實測最低溫度與估算值對比

3）2號實驗墩在2006年越冬期間，東側(cè)三向棱角最低溫度為-3.74℃，日最大降幅為1.07℃，與東側(cè)表面中心最大溫差為7.98℃；西側(cè)三向棱角最低溫度為-5.19℃，日最大降幅為0.97℃，與西側(cè)表面中心最大溫差為6.4℃；東西測表面中心最低溫度分別為-0.11℃和-1.54℃，滯后于棱角最低溫度約6 d。2007年越冬期間東側(cè)三向棱角最低溫度為-8.39℃，日最大降幅為1.57℃，與東側(cè)表面中心最大溫差為8.96℃；西側(cè)三向棱角最低溫度為-9.76℃，日最大降幅為1.58℃，與西側(cè)表面中心最大溫差為7.57℃；東西測表面中心最低溫度分別為-3.78℃和-1.98℃，滯后于棱角最低溫度約10 d。

4）2006年由于初始溫度影響的因素存在，1號和2號實驗墩表面及棱角最低溫度的實測值和理論計算值得差值較大，隨著初始溫度影響逐漸消失，2007年1號和2號實驗墩表面及棱角最低溫度的實測統(tǒng)計值和理論計算值的差值較小。

4　結(jié)語

通過以上試驗，說明經(jīng)過保溫之后的混凝土表面中心點和雙向棱角處的溫度較未保溫的有很大提高，對于混凝土表面最低溫度的理論計算，實測值往往高于理論估算值，理論計算值結(jié)果偏于保守，特別是在棱角部位，因此，在選取保溫材料的厚度時可適當(dāng)放寬。

［1］朱伯芳.大體積混凝土溫度應(yīng)力與溫度控制［M］.北京：中國電力出版社，2003.

TV431；TV52+1

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