□羅宇呈

水利工程大體積混凝土施工過程中，易出現(xiàn)因溫度引起的應力裂縫，該裂縫通常為貫穿裂縫，造成閘壩滲水、漏水，嚴重影響水工建筑物結構穩(wěn)定運行。因此，水利工程大體積混凝土施工過程中的溫度控制尤為重要，直接影響混凝土質量和整個工程施工質量。

1.工程概況

該水庫位于河北省境內(nèi)，控制流域面積755km2，總庫容3.86億m3。此次除險加固為新建溢洪道5孔閘，單孔凈寬12.5m，閘室長24m，混凝土采用C30W6F200。堰體為階梯狀，堰體混凝土高度最高4.9m、最低1.7m,單倉最小澆筑量1700m3、最大澆筑量2500m3，均為大體積混凝土。

2.混凝土溫控指標

2.1 一般要求

混凝土入倉溫度最高不超過25℃，混凝土內(nèi)外容許溫差不超過24℃，混凝土溫度與循環(huán)冷卻水水溫之差不應超過25℃，降溫水的水流方向每24h調(diào)換一次，混凝土內(nèi)部日降溫不應超過1℃，管中水流速度控制在0.6m/s～0.7m/s。

2.2 水化熱熱量計算

工程采用低熱水泥，水泥進場后進行水化熱檢測，經(jīng)第三方檢測機構檢測數(shù)據(jù)：3d水化熱231J/g、7d水化熱280J/g。根據(jù)工程使用的配合比，每立方米C30W6F200混凝土使用水泥量336kg，每立方米混凝土3d水化熱Q1=336×1000×231=77616×103J/m3。

2.3 冷卻水流速計算

混凝土澆筑完成后，經(jīng)測量3天混凝土溫度可達最高，該階段需全程通水降溫，為確保降溫效果循環(huán)水進出水口溫度差以2℃為最佳，通水過程中調(diào)節(jié)水流速度，以達到最佳控溫效果。

根據(jù)設計圖紙要求，采用DN25鋼管（內(nèi)徑30mm），鋼管布設間距3m×3m，每米鋼管可調(diào)節(jié)9m3混凝土的溫度。水流速度計算如下：

式中：

Q1—每方混凝土3d水化熱能量值，為77616×103J/m3；

T0—環(huán)境溫度，取值30℃；

T1—混凝土內(nèi)外容許溫差，取值24℃；

T2—混凝土入倉溫度，取值20℃；

C1—混凝土比熱容，取值970J/（kg·k）；

ρ1—混凝土密度，取值2350kg/m3；

C2—水 比 熱 容，取 值4.2×103J/（kg·℃）；

T水—冷卻水的進、出水口溫差，控制值2℃。

經(jīng)計算：V≈0.66m/s，符合設計要求。

2.4 溫控要點掌握

通過控制原材及拌合用水溫度，從而控制混凝土出機口及入倉溫度。采用循環(huán)冷卻水對混凝土進行物理降溫，并嚴格控制循環(huán)水的進出口水溫和水流速度，控制混凝土反應過程中的溫度。

3.施工過程

3.1 工藝流程

施工準備→測量放線→鋼筋、模板制安→冷卻水管安裝→混凝土施工→冷卻水降溫及混凝土養(yǎng)護

3.2 施工準備

為保證循環(huán)冷卻水的降溫效果，在作業(yè)面附近采用PVC防水帆布和鋼管搭設10m×10m×2m的簡易無蓋水池，水源采用水庫水，排出的降溫水一部分循環(huán)回流至水池，另一部分用于混凝土養(yǎng)護用水，循環(huán)水采用2寸水泵進行循環(huán)?；炷羶?nèi)部采用電子測溫儀，內(nèi)部測溫將探頭埋置于混凝土外露面1.5m位置和結構中心，表面測溫將探頭埋置于鋼筋層位置。

3.3 鋼筋、模板制安

鋼筋制安時，將測量混凝土表面溫度的測溫探頭，安裝在鋼筋骨架外側接近表面位置。模板均采用鋼模板，墩頭部分采用定型鋼模板，其他部位采用90cm×150cm散裝鋼模板拼裝，模板內(nèi)側安裝一個測溫探頭，用于測量模板拆除前混凝土表面溫度。

3.4 冷卻水管安裝

冷卻水管采用導熱性良好的DN25鋼管，間距3m×3m，蛇形布置，最外側鋼管與混凝土外露面間距1.5m，鋼管全部采用鋼筋焊接固定。新澆筑倉面單獨通水，后期根據(jù)混凝土溫度可進行串聯(lián)通水。為保證24h變換一次水流方向，將管道制作成“T”型結構，采用閥門控制水流方向，順時針水流見圖1，逆時針水流見圖2。

圖1 順時針水流

圖2 逆時針水流

3.5 混凝土施工

拌合、運輸?；炷敛捎蒙唐坊炷?，配合比采用第三方實驗室出具的配合比進行配料拌合，混凝土拌和執(zhí)行SL677的相關要求，混凝土出站前，對其和易性、坍落度、溫度等指標進行出機口檢測并記錄，確?；炷粮黜椥阅芊显O計要求。混凝土采用混凝土攪拌運輸車運至施工現(xiàn)場?；炷林翝仓尚腿^程，不得隨意加水。

澆筑?；炷吝\至現(xiàn)場后，根據(jù)SL677的相關要求進行入倉前檢測，其中混凝土入倉溫度嚴格控制不高于25℃。在高溫季節(jié)施工時，采用噴霧裝置對澆筑倉面進行預降溫。

混凝土澆筑采用泵送入倉臺階法分層布料，即先澆筑最低點，待倉面齊平后，從下游向上游澆筑，邊前進邊加高，逐層向前推進，每層厚度控制在30cm左右，采用70型振搗棒振搗密實，以混凝土表面泛漿且不冒氣泡為宜，嚴謹漏振、欠振或超振，同時在振搗過程中，控制振搗棒距離冷卻水管、模板不小于50cm，嚴禁擾動冷卻水管和模板。

3.6 冷卻水降溫及混凝土養(yǎng)護

冷卻水降溫。澆筑完成后，立即測量氣溫、混凝土內(nèi)部及表面溫度，若溫差超過24℃需立即通水，原則上待混凝土澆筑完后，開始通水降溫。冬季施工時，待混凝土終凝后開始通水。通水過程中，每天測量冷卻水溫度和混凝土內(nèi)外溫度并記錄，測量頻次約4h/次。冷卻水流速控制在0.6m/s～0.7m/s,水流方向每24h調(diào)換1次，日降溫控制不超過1℃/天。

當混凝土溫度與水溫≤25℃，且日降溫≤1℃/天，可采用循環(huán)水養(yǎng)護混凝土，并適當向水池中補注冷水，保證冷卻水水源充足。當混凝土溫度與水溫＞25℃，但日降溫≤1℃/天，禁止使用循環(huán)水養(yǎng)護混凝土，并減少向水池中補注冷水。當混凝土溫度與水溫≤25℃，但日降溫＞1℃/天時，減少循環(huán)水養(yǎng)護混凝土，并減少向水池中補注冷水，適當降低水速。當混凝土溫度與水溫＞25℃，且日降溫＞1℃/天時，停止使用循環(huán)水養(yǎng)護混凝土，同時停止向水池中補注冷水，并降低循環(huán)水流速。當混凝土內(nèi)外溫度＞50℃時，在保證日降溫≤1℃/天的條件下，適當增加循環(huán)水流速。當混凝土內(nèi)部溫度降至與同一天最低環(huán)境溫度的溫差＜24℃，且連續(xù)監(jiān)測5天仍為該結果，可停止循環(huán)水，并繼續(xù)測溫7天，溫差仍保持在設計值以內(nèi)，則降溫完成，采用M35砂漿將降溫管封堵。

混凝土養(yǎng)護與保護?；炷翝仓瓿珊蟊砻娓采w薄膜并進行灑水保濕養(yǎng)護，溫度較高時在終凝后開始灑水養(yǎng)護，灑水次數(shù)以混凝土表面處于潮濕狀態(tài)為準。養(yǎng)護水宜選用循環(huán)水，因循環(huán)水溫度接近混凝土內(nèi)外溫度，減小溫差。

4.混凝土溫控技術要點

4.1 一般要求

混凝土澆筑的縱橫縫設置、分層厚度及間歇時間等按設計要求和SL677的規(guī)定執(zhí)行。嚴格控制混凝土入倉溫度，6—8月份混凝土最高溫度≤25℃，其他月份最高溫度≤20℃、最低澆筑溫度≥5℃。混凝土內(nèi)外容許溫差不超過24℃。在齡期28天以上的老混凝土面上施工時，新老混凝土允許溫差不超過18℃。連續(xù)5天混凝土內(nèi)部溫度與同天最低氣溫小于24℃時，可停止循環(huán)水降溫。

4.2 高溫季節(jié)溫控措施

4.2.1 混凝土拌和

骨料降溫：搭設遮陽棚避免骨料被太陽暴曬，增加儲料量保證骨料的堆高超過6m，同時延長骨料堆存時間，如果氣溫過高，以上措施不能滿足要求時，采用噴霧降溫或添加碎冰塊降低粗骨料溫度，細骨料采用冷氣降溫。

拌和水降溫：拌合水中添加碎冰屑，條件允許時也使用溫度低的地下水，同時拌合用水的儲水箱放置在涼棚中或搭設遮陽棚，并采用保溫被包裹水箱和輸水管進行隔熱，氣溫過高時采用制冷機對拌和水降溫。

摻加外加劑：采用減水劑減少拌合水用量，以降低混凝土早期水化熱。

設備降溫：拌合系統(tǒng)均搭設遮陽棚，避免陽光直射造成設備溫度過高，同時混凝土施工盡量選擇在一天氣溫較低的時間段進行。

4.2.2 混凝土運輸

混凝土攪拌運輸車停放在遮陽棚內(nèi)以降低罐體溫度，在使用前采用冷水沖洗罐體進行降溫，對施工路線進行日常維護，確保運輸線路暢通，縮短混凝土運輸時間。

4.2.3 混凝土澆筑

盡量避開高溫時段施工，宜選擇每天16時—次日10時?；炷翝仓安捎脟婌F措施降低倉面溫度，但需保證倉面無積水，可對鋼模板外側灑水降溫?；炷寥雮}后立即進行平倉，盡快覆蓋上層混凝土，縮短混凝土在空氣中的暴露時間，以最短時間澆筑成型?；炷翝仓瓿珊?，根據(jù)實際情況及時采用循環(huán)冷卻水對混凝土降溫。

4.2.4 混凝土表面養(yǎng)護

混凝土拆模后，及時對已澆混凝土進行不間斷灑水養(yǎng)護，并時刻保持混凝土面濕潤，使混凝土能良好散熱。

4.3 低溫季節(jié)溫控措施

混凝土低溫季節(jié)施工，由于室外溫度低，主要控制混凝土的內(nèi)外溫差不超過25℃。

4.3.1 砂石骨料儲備

在進入低溫季節(jié)施工前提前儲備骨料，并將骨料盡量堆高，增加薄膜覆蓋，砂石骨料進場前檢查含水率，防止因含水率大導致骨料受凍影響混凝土質量。

4.3.2 混凝土澆筑準備

混凝土施工前提前將加熱器具、保溫材料等準備充足，配備足夠的施工人員、施工設備等，對參與冬季施工的機具（如拌合樓、混凝土運輸車、泵車等）進行冬季養(yǎng)護，確保機械設備工作正常。

4.3.3 拌合水加熱保溫

首先考慮熱水拌合，采用巖棉包裹儲水箱、供水管道等進行保溫，采用加熱棒對封閉的水箱持續(xù)加熱或采用鍋爐加熱拌合水，儲水箱內(nèi)設溫度計，用于觀察和調(diào)控水溫，拌合用水溫度控制在60℃左右，水溫超60℃時需改變投料順序，水溫應根據(jù)混凝土入倉溫度適當調(diào)整。

4.3.4 混凝土拌制

混凝土拌合前，采用熱水沖洗拌和機，并將積水或冰塊清除，讓拌合機提前預熱?；炷涟柚茣r間比常溫季節(jié)適當延長12s～15s，由試驗確定最終時間，合理調(diào)整投料順序，與材料加熱條件相適應。當拌合水溫度＞60℃時，改變投料順序，先將骨料與水拌合，然后加入水泥、粉煤灰、外加劑等材料拌合至規(guī)定時間，并應避免水泥假凝。應對混凝土溫度、和易性經(jīng)常檢測，若偏差較大，需對拌合過程和材料溫度等進行檢測、調(diào)整、改進。

4.3.5 運輸設備保溫

采用保溫被包裹混凝土罐車，工作停頓或結束時，采用熱水將罐內(nèi)清洗干凈，恢復作業(yè)時預先加熱罐體。隨時維護施工路，確保道路暢通，以縮短運輸時間，減少混凝土在運輸過程中散熱。

4.3.6 新澆混凝土覆蓋

混凝土施工完成后，及時采用草簾、棉被等進行覆蓋保溫避免新澆混凝土受凍，立面模板外側懸掛保溫被，并增設擋風保溫措施。

4.3.7 延長拆模時間

在低溫季節(jié)澆筑的混凝土，當遇到氣溫驟降時推遲拆模時間，延長覆蓋保溫時間。

5.結語

工程通過對混凝土原材料、拌合、澆筑、養(yǎng)護等環(huán)節(jié)實施的一系列溫控措施，有效降低了大體積混凝土因膠凝材料的水化反應造成的混凝土內(nèi)外溫差大，減少了因混凝土內(nèi)外溫差大產(chǎn)生的應力裂縫。此項目所實施的溫控措施達到了預期效果，保證了混凝土施工質量。□