朱文舉

(肇源縣水利工程指導中心，黑龍江 肇源 166500)

1 工程概述

某水利樞紐為黃河流域的梯級開發(fā)水利工程，主要建筑物包括碾壓式混凝土重力壩、壩身溢洪道、發(fā)電系統(tǒng)及船閘等，最大壩高65m，總庫容2.46億m3，調節(jié)庫容1.13億m3，正常蓄水位485m，樞紐混凝土為131.5萬m3，電站總裝機12.6萬kW，多年平均發(fā)電量3.24億kW·h[1]。工程區(qū)多年平均氣溫14.6℃，多年平均日照時數(shù)1707.7h，多年平均降水量803mm，多年平均蒸發(fā)量1078.5mm，多年平均風速1.2m/s，最大凍土深度7cm[2]?；炷林亓谓Y構示意及澆筑分層圖，見圖1。

圖1 混凝土重力壩結構示意及澆筑分層圖

2 混凝土溫控設計標準[3]

2.1 基礎溫差

根據(jù)設計規(guī)范及基礎溫差要求，壩體混凝土基礎允許溫差，見表1。

表1 壩體混凝土基礎允許溫差 ℃

2.2 混凝土設計允許最高溫度

根據(jù)壩體各部位混凝土的允許基礎溫差、恒定溫度及澆筑最高溫度等控制，混凝土建筑塊設計允許最高溫度，見表2：

表2 澆筑塊設計允許最高溫度

2.3 混凝土表面保護標準

保護標準：混凝土內外溫差≤20℃，當日平均氣溫持續(xù)下降6-8℃時，28d齡期內混凝土表面需采取表面保護措施，保溫后等效放熱系數(shù)β≤2-3.0W/m2·℃[4]。中、后期混凝土溫控措施根據(jù)大壩澆筑部位和外界氣溫而定。

在舊混凝土(28d齡期)上澆筑新一倉混凝土時，在新舊混凝土0.2L高度區(qū)間內的上下層溫差保持在16-18℃。若新澆混凝土無法保持連續(xù)澆筑，溫差范圍應適當嚴格。

2.4 填塘、陡坡混凝土的溫控要求

根據(jù)設計規(guī)范標準要求，當大壩的混凝土澆筑塊建基面高差>5m，該部分定義為填塘混凝土?；炷翜乜貥藴蕿榛A約束區(qū)的允許最高溫度，高溫季節(jié)適當加嚴1-2℃，采取鋪設冷水管、噴灑水霧等降溫措施，待與相鄰高程面接近時且溫度與基巖溫度相近時可澆筑上層混凝土。

2.5 混凝土出機口溫度條件

高溫及次高溫時段(5-9月)出機口預冷混凝土溫度≤20℃，其他月份按自然溫度拌制供應。

3 溫度控制條件及分析

3.1 溫度計算

綜合混凝土入倉與澆筑方式，充分考慮保溫與噴霧等措施后，以最不利組合方式計算混凝土入倉及澆筑溫度。混凝土的澆筑溫度計算公式為[5]：

Tj=T0+T0′

(1)

式中：T為j混凝土的澆筑溫度；T0為出機口溫度；T0′為溫度補償值，取值取決日平均氣溫。

經計算，不同月份混凝土出機口及澆筑溫度匯總表，見表3：

表3 不同月份混凝土的出機口與澆筑溫度匯總表

3.2 混凝土最高溫度計算及成果分析

3.2.1 計算方法

混凝土內部最高溫度計算公式[6]：

Tmax=Ti+ζ·Tr

(1)

式中：Tmax為混凝土內部最高溫度；ζ為取決于澆筑溫度、水化熱、結構尺寸，ζ=0.60-0.72。

3.2.2 自然入倉計算成果

根據(jù)C20W8F150(常態(tài))28d絕熱溫升為27.56℃;、C20W6F100(碾壓)28d絕熱溫升為17.29℃?；炷两^熱溫升試驗成果，見圖2：

圖2 工程常用混凝土絕熱溫升值試驗成果曲線圖

結合實際分倉分層規(guī)劃當層厚為1.5m以下時，ζ取0.6，當層厚為3.0m以下時，ζ取0.72，計算自然澆筑條件下混凝土內部最高溫度。自然入倉時混凝土內部最高溫度計算成果表，見表4：

表4 自然入倉時混凝土內部最高溫度計算成果表

大體積混凝土在5-10月控制出機口溫度為20℃情況下，控制機口溫度≤20℃后，混凝土內部最高溫度計算成果表，見表5：

表5 控制機口溫度≤20℃后，混凝土內部最高溫度計算成果表

通過計算分析，比較上表允許混凝土內部最高溫度值，可見常態(tài)混凝土5-9月份層厚3m時超出允許內部溫度34℃-39℃值，需要進行通水削峰處理。

3.3 計算成果分析

根據(jù)上述成果可知，10月-次年4月份氣溫適中，混凝土自然入倉。5月-9月平均氣溫為24℃，混凝土需采取預冷措施，預冷混凝土出機口溫度≤20℃。根據(jù)混凝土允許最高溫度的控制標準，分析結果如下：

1)4-10月份強約束區(qū)碾壓混凝土5-9月層厚3m結構混凝土，拌制時采用預冷，運輸中采用苫蓋，澆筑時采用噴霧營造倉面小氣候降低澆筑溫度，澆筑后采用通冷卻水進行削峰控制混凝土內部溫度等綜合措施，保證混凝土最高溫升在設計允許范圍內。

2)12-2月澆筑的碾壓混凝土均采用倉面覆蓋保溫板的措施，來保證混凝土內外溫差≤設計允許標準。

3)12-2月份澆筑脫離約束區(qū)的碾壓混凝土，采用苯板或保溫被等表面保溫措施即可。

4)11-3月澆筑的常態(tài)混凝土均采用覆蓋保溫板的措施，來保證混凝土內外溫差不超過設計允許標準。

5)4-10月澆筑的常態(tài)混凝土需通水冷卻，以此降低混凝土最高溫度<設計允許值。冷卻水管采用高密聚乙烯類管材，直徑選取φ32mm，壁厚2mm。

6)冷卻水管埋設部位：左、右非壩段、底孔壩段、縱向圍堰壩段、泵站、電站等部位，>6m的墩、墻等部位。冷卻水管采用高密聚乙烯類管材，直徑宜為φ32mm，壁厚2mm。

4 混凝土主要溫控措施

壩址氣候夏季炎熱多雨，冬季較冷。主體混凝土施工范圍廣，溫控難度大。在施工過程中，需結合不同施工部位、不同施工時段，需采取預冷混凝土、通水冷卻、倉面噴霧保溫、養(yǎng)護及表面保護等一種或多種組合溫控措施。具體溫度控制措施如下：

1)高溫季節(jié)混凝土拌制、運輸及入倉溫度控制中合理控制運輸時間，減少轉運次數(shù)。運輸時需采取隔熱、防曬等措施。當外界氣溫> 22℃，車廂外側灑水降溫，控制混凝土澆筑溫度在 22℃以內。

2)高溫時段澆筑施工時進行倉面噴霧，控制霧滴直徑范圍在40-80μm，避免混凝土泛漿。

3)初期冷卻埋設冷卻水管，水文控制在10-12℃，高溫季節(jié)的基礎約束區(qū)加密水管水平間距1.0m，澆筑層厚度>2.0m的加設1層。

4)通過上述措施降溫后的混凝土最高溫度超過容許最高溫度時，及時進行表面流水冷卻，一般在混凝土終凝后開始表面流水，流水時間持續(xù) 1-2d，溫度有效降低后可更換為灑水養(yǎng)護。

5)優(yōu)化混凝土配合比設計，提高混凝土抗裂性能。在混凝土施工配合比和生產工藝試驗中，降低單位水泥用量，減少混凝土水化熱溫升，延緩水化熱發(fā)散速率。

5 結 論

文章根據(jù)某混凝土重力壩壩址區(qū)水文地質和水工混凝土溫控設計標準，基于溫控理論計算混凝土澆筑的出機口溫度和澆筑溫度，分析得出不同月份混凝土入倉最佳溫度區(qū)間，結合內部最高溫度提出高、低溫季節(jié)的溫控主要措施，結論對大體積混凝土澆筑溫控設計及措施研究提供一定的指導價值。