趙海忠，陳修華，黃 輝

（1.華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明 650214；2.中國葛洲壩集團(tuán)路橋工程有限公司，湖北 宜昌 443002）

1 概 況

果多水電站位于西藏自治區(qū)昌都縣，電站壩址距離昌都縣城公路里程約59 km，海拔3 400 m，根據(jù)昌都?xì)庀笳举Y料統(tǒng)計(jì)，極端最高氣溫33.4℃（1972年7月8日），極端最低氣溫-20.7℃（1982年12月26日），多年平均氣溫2.9℃。該區(qū)域晝夜溫差較大，最大月平均日溫差高達(dá)18.8℃，年平均日溫差為16℃。該區(qū)域凍土主要為季節(jié)性凍土，凍土?xí)r間一般為12月中旬至次年1月中旬，最大凍土深度90 cm，最大積雪厚度15 cm。最大風(fēng)速15m/s，風(fēng)向NW或W。年日照時(shí)數(shù)為2289h，多年平均降水量499.5 mm，多年平均蒸發(fā)量1 637 mm（E-601）。該水電站為扎曲規(guī)劃的第二個(gè)梯級水電站，裝機(jī)容量160 MW，工程等別為三等，工程規(guī)模為中型。

果多水電站砂石加工及混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)承擔(dān)著果多水電站78.8萬m3混凝土骨料及混凝土成品的生產(chǎn)任務(wù)。砂石加工系統(tǒng)位于大壩右岸下游約4 km處，系統(tǒng)成品骨料生產(chǎn)能力為400 t/h?；炷辽a(chǎn)系統(tǒng)位于壩址右岸下游約0.5 km處，混凝土澆筑高峰期月平均生產(chǎn)強(qiáng)度為6.0萬m3/月。

2012年11月，果多水電站砂石拌和系統(tǒng)所在地氣溫為-10℃，進(jìn)入冬季施工階段。

2 高原冬季混凝土施工

果多砂石及拌和系統(tǒng)涉及混凝土施工部位：拌和系統(tǒng)骨料罐廊道及圈梁、120攪拌站及配料器基礎(chǔ)、1 500 t膠凝材料罐基礎(chǔ)、拌和樓基礎(chǔ)、部分房建圈梁及地坪；砂石系統(tǒng)受料坑廊道、半成品堆場廊道、主篩分樓、中細(xì)碎調(diào)節(jié)料倉、立軸制砂調(diào)節(jié)料倉、檢查篩分樓、棒磨制砂調(diào)節(jié)料倉基礎(chǔ)、輻流沉淀池、部分房建圈梁及地坪等。

所有相關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，墊層混凝土為C10混凝土，結(jié)構(gòu)混凝土為C25、C30混凝土，設(shè)計(jì)安全系數(shù)大于1.5，除拌和樓基礎(chǔ)及1 500 t膠凝材料罐基礎(chǔ)為板塊基礎(chǔ)外，其他混凝土結(jié)構(gòu)均為薄壁小型結(jié)構(gòu)（充分考慮本地材料質(zhì)量問題，混凝土配合比中，水泥摻量相對較大），其中C25混凝土配合比為：中石594 kg/m3、小石598kg/m3、砂651kg/m3、水泥398kg/m3、水175kg/m3；C10混凝土配合比為：中石595 kg/m3、小石600 kg/m3、砂773 kg/m3、水泥266 kg/m3、水170 kg/m3?；炷辆捎矛F(xiàn)場自拌，拌和設(shè)備為JC350移動(dòng)式攪拌機(jī)，攪拌用水抽自扎曲河水，水泥采用復(fù)合硅酸鹽PC32.5水泥，砂石料為昌都本地天然料。

進(jìn)入11月中下旬后，工地所在地溫度顯著下降，最低溫度達(dá)到-19℃，日間最高溫度10℃，日平均溫度處于-5℃以下，已處于冬季施工時(shí)段。面對嚴(yán)酷現(xiàn)實(shí)，編制冬季施工方案，采取多樣措施：①調(diào)整混凝土配合比，對板梁柱結(jié)構(gòu)加大混凝土標(biāo)號，將C25混凝土調(diào)整為C30混凝土，所有結(jié)構(gòu)混凝土均添加復(fù)合型早強(qiáng)防凍劑（按膠凝材料摻量的5%進(jìn)行摻加）；②采用熱水拌和混凝土；③采用暖棚法施工，夜間在暖棚內(nèi)生煤火，保證暖棚內(nèi)溫度在正溫以上，對柱粱等結(jié)構(gòu)采用雙層保溫被加電熱毯進(jìn)行保溫。混凝土加熱保溫養(yǎng)護(hù)7天，覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)30天。

在12月11日，對系統(tǒng)部分混凝土結(jié)構(gòu)物進(jìn)行回彈儀強(qiáng)度檢測，檢測結(jié)果顯示，在混凝土7 d齡期時(shí)，C25混凝土強(qiáng)度平均為10 MPa，強(qiáng)度為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的40%，14 d強(qiáng)度為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%，28 d齡期時(shí)，檢測一組C25混凝土強(qiáng)度為19.1 MPa，強(qiáng)度為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%，由此推測28 d齡期均未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下混凝土強(qiáng)度比率，出現(xiàn)低強(qiáng)問題。

出現(xiàn)上述問題后，對上述結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行回彈儀強(qiáng)度檢測追蹤，按混凝土齡期統(tǒng)計(jì)如表1。

表1 回彈儀檢測現(xiàn)場混凝土強(qiáng)度追蹤數(shù)據(jù)表

結(jié)果顯示，混凝土強(qiáng)度有所增長，增長率遠(yuǎn)低于正常水平，28d后，混凝土強(qiáng)度增長非常緩慢甚至不再增長。

針對試驗(yàn)結(jié)果，在2012年12月22日，在拌和系統(tǒng)骨料罐3#圈梁、2#、5#、6#膠凝材料罐基礎(chǔ)進(jìn)行了破壞性試驗(yàn)，4個(gè)部位的混凝土齡期分別為7 d、13 d、6 d、11 d，鑿開的混凝土中，各部位混凝土性狀如下：

1）7 d齡期的骨料罐3#圈梁強(qiáng)度為10 MPa，養(yǎng)護(hù)條件為7 d加熱養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度平均為5℃，混凝土表面微濕，鑿開的混凝土內(nèi)部濕潤，無明顯受凍跡象，混凝土凝固較差。

2）13 d齡期的2#膠凝材料罐地梁強(qiáng)度為12 MPa，養(yǎng)護(hù)條件為7 d加熱養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度平均為5℃，混凝土表面干燥光滑無裂紋，鑿開的混凝土內(nèi)部濕潤，無明顯受凍跡象。

3）6 d齡期的5#膠凝材料罐地梁強(qiáng)度為9 MPa，養(yǎng)護(hù)條件為6d加熱養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度平均為5℃，混凝土表面微濕，鑿開的混凝土內(nèi)部濕潤，無明顯受凍跡象。

4）11d齡期的6#膠凝材料罐地梁強(qiáng)度為10 MPa，養(yǎng)護(hù)條件為6 d加熱養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度平均為5℃，混凝土表面干燥光滑無裂紋，鑿開的混凝土內(nèi)部濕潤，無明顯受凍跡象。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對混凝土低強(qiáng)狀況進(jìn)行分析，首先是混凝土是否受凍。果多水電站工程混凝土澆筑均在白天進(jìn)行，入倉時(shí)無受凍跡象，同時(shí)工程混凝土保溫養(yǎng)護(hù)工作到位，混凝土養(yǎng)護(hù)期間亦無受凍跡象，混凝土破壞性試驗(yàn)也表明混凝土內(nèi)部無受凍情況?！禞GJ/T 104-2011建筑工程冬期施工規(guī)程》說明冬季混凝土施工時(shí)，普通硅酸鹽水泥的混凝土受凍臨界強(qiáng)度為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%，而現(xiàn)場混凝土均達(dá)到或超過此限值后，還繼續(xù)進(jìn)行了較長的正溫保溫后才進(jìn)行負(fù)溫保溫。由此可見，混凝土受凍影響強(qiáng)度的可能性很低。

對于外加劑的摻加分析，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，加氯鹽負(fù)溫混凝土7 d齡期實(shí)際強(qiáng)度為20%～25%（28 d標(biāo)養(yǎng)）強(qiáng)度，28 d負(fù)溫混凝土實(shí)際強(qiáng)度為40%～50%（28 d標(biāo)養(yǎng)）強(qiáng)度，180 d方能達(dá)到28 d標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度?，F(xiàn)場混凝土強(qiáng)度變化與其類似，但現(xiàn)場使用的JW-3型抗凍劑為新型復(fù)合型外加劑，具有高堿水、高早強(qiáng)、無氯低堿的特性，其試驗(yàn)性能良好，早期強(qiáng)度提升很快，因此可判斷混凝土低強(qiáng)并非外加劑原因。

在查閱大量資料和咨詢相關(guān)專家的基礎(chǔ)上，認(rèn)為混凝土低強(qiáng)的主要原因是混凝土入倉溫度過低導(dǎo)致?！禞GJ/T 104-2011建筑工程冬期施工規(guī)程》相關(guān)條文要求冬季混凝土施工最低入倉溫度必須大于5℃，而現(xiàn)場實(shí)際情況是混凝土施工只能加熱水?dāng)嚢?，而骨料及砂無法加熱。

在骨料及砂的溫度在-4℃時(shí)（白天實(shí)測溫度），加冰水?dāng)嚢?，出機(jī)口溫度在-6℃，加50℃熱水?dāng)嚢璩鰴C(jī)口溫度在2.7℃，均無法滿足出機(jī)口溫度在5℃的要求。根據(jù)相關(guān)資料顯示，當(dāng)混凝土出機(jī)口溫度低于5℃時(shí)，混凝土中水泥的水化熱反應(yīng)將非常緩慢或停止，混凝土強(qiáng)度增長緩慢或不再增長。

在2012年12月21日，針對混凝土入倉溫度做了相關(guān)試驗(yàn)，選取砂石系統(tǒng)半成品廊道側(cè)墻及骨料罐廊道側(cè)墻作為試驗(yàn)對象，試驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：加熱水?dāng)嚢韬?，混凝土出機(jī)口溫度能夠達(dá)到5℃以上。項(xiàng)目混凝土均為薄壁鋼筋混凝土，鋼筋占混凝土體積2.5%左右，板厚最大500 mm，單方混凝土模板耗用大，由于鋼筋及模板無法加熱，加之骨料凍透，骨料持續(xù)吸熱，在混凝土入倉后，混凝土內(nèi)部溫度上升緩慢甚至出現(xiàn)下降，5℃的混凝土入倉溫度為假象溫度，實(shí)際溫度低于5℃，其溫度應(yīng)參考熱力計(jì)算溫度。試驗(yàn)結(jié)果反映混凝土7d強(qiáng)度依然偏低，證實(shí)上述分析，但試驗(yàn)數(shù)據(jù)也顯示混凝土在加熱水?dāng)嚢韬螅?5d強(qiáng)度增長較快，其強(qiáng)度增長率明顯高于冷水拌制的混凝土。

在2013年2月中旬，對上述試驗(yàn)又進(jìn)行了強(qiáng)度追蹤檢測，結(jié)果如表3。

表3 大壩壩頂高程計(jì)算成果表 m

表3 強(qiáng)度追蹤檢測結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果顯示，在持續(xù)正溫養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土后期強(qiáng)度出現(xiàn)增長，并達(dá)到設(shè)計(jì)值。

3 結(jié) 論

1）進(jìn)入高原冬季施工期后，混凝土施工在只采取暖棚養(yǎng)護(hù)的情況下，混凝土7d、14d、28d強(qiáng)度增長緩慢，甚至出現(xiàn)零增長，其強(qiáng)度僅能達(dá)到設(shè)計(jì)值的40%左右。

2）高原冬季混凝土施工，在保證混凝土出機(jī)口溫度和暖棚養(yǎng)護(hù)雙重施工的方法下，混凝土7 d強(qiáng)度即早期強(qiáng)度依然嚴(yán)重偏低（設(shè)計(jì)值的40%），但強(qiáng)度會持續(xù)較快增長。

3）高原冬季混凝土施工，在混凝土早期未凍傷情況下，持續(xù)正溫養(yǎng)護(hù)，混凝土后期強(qiáng)度（180 d）能夠一直增長至設(shè)計(jì)值左右。

4）在高原冬季混凝土施工時(shí)，混凝土早期強(qiáng)度嚴(yán)重偏低，對混凝土結(jié)構(gòu)上有后續(xù)施工的工程影響較大，建議冬歇停止施工；而無后續(xù)施工的混凝土工程可以施工，但需加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，同時(shí)建議在進(jìn)度計(jì)劃編制上延長工期。