淺談湖南安江水電站工程大體積砼施工技術(shù)

摘要：本文闡述了湖南安江水電站工程大體積砼的施工與質(zhì)量控制。施工中從優(yōu)化配合比入手，合理有序地組織砼的供應(yīng)及澆筑，采用測溫技術(shù)和冷卻水循環(huán)降溫結(jié)合的溫差控制技術(shù)，確保了砼的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大體積砼 施工技術(shù) 材料選取 配合比設(shè)計(jì) 溫差控制

1 工程概況

安江水電站工程位于沅水干流中游、湖南省洪江市境內(nèi)的安江鎮(zhèn)，是一座以發(fā)電為主，兼有航運(yùn)、旅游等綜合利用效益的水利水電工程。該工程樞紐建筑物主要由溢流閘壩、電站廠房、船閘、左右岸及銅鼓洲連接土壩等組成。溢流壩布置在左、右汊河床中，共布置泄洪閘18孔，其中左汊6孔，右汊12孔，單孔凈寬均為20m，閘墩厚3.5m，堰頂高程均為152m，每孔設(shè)20m×13m的鋼質(zhì)弧形閘門。發(fā)電廠房布置在左汊右側(cè)，為河床式，裝有4臺(tái)35MW燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑7.0m；主副廠房平面尺寸82.0×34.0m。船閘布置在左汊河道左側(cè)，為單級(jí)Ⅴ級(jí)航道船閘，閘室有效尺度為100m×12m×3m（長×寬×門檻水深），設(shè)計(jì)噸位500t。

2 施工技術(shù)難點(diǎn)分析

2.1 工期緊張，砼總方量多，要求不允許出現(xiàn)砼冷縫。砼的供應(yīng)、澆筑的組織協(xié)調(diào)工作量大而繁雜。

2.2 夏季高溫和冬季氣低溫對(duì)大體積砼澆筑施工影響較大。

2.3 大體積砼施工中易產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫控制是保證工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量的關(guān)鍵。

3 大體積砼裂縫產(chǎn)生的機(jī)理

由于大體積砼澆筑時(shí)，內(nèi)部水化熱大且不能及時(shí)散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度升高，形成較大內(nèi)外溫差從而形成裂縫。

3.1 水泥水化熱是大體積砼中的主要溫度因素。砼在硬結(jié)過程中，由于水泥的水化作用，在初始幾天產(chǎn)生大量的水化熱，砼溫度升高。由于砼導(dǎo)熱不良，相對(duì)散熱較小，形成熱量的積聚。內(nèi)部水化熱不易散失，外部砼散熱較快，水化熱溫升隨砼厚度增加而加大，砼形成一定的溫度梯度。當(dāng)溫度梯度大到一定程度時(shí)，表面拉應(yīng)力超過砼的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，砼表面產(chǎn)生裂縫，影響結(jié)構(gòu)整體受力和使用耐久性。

3.2 外界氣溫的變化對(duì)大體積砼施工的影響是顯而易見的。大體積砼的澆筑溫度隨著外界氣溫會(huì)發(fā)生變化。外界氣溫愈高，砼的澆筑溫度也愈高。而如果外界溫度下降，又增加砼的降溫幅度，會(huì)增大內(nèi)外層砼溫差，這對(duì)大體積砼極為不利。

3.3 造成砼收縮、徐變的因素主要有兩點(diǎn)：一是砼約80%的水分會(huì)蒸發(fā)，形成砼的毛細(xì)空隙，體積相應(yīng)發(fā)生變形。二是由于內(nèi)部水分的蒸發(fā)，砼體積會(huì)產(chǎn)生收縮。如果砼收縮后再處于水飽和狀態(tài)，可以幾乎恢復(fù)原體積。干濕交替會(huì)引起砼體積的交替變化，這對(duì)砼是很不利的。

4 優(yōu)化砼配合比，嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量

大體積砼施工中對(duì)裂縫的控制非常重要，其中優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。此外，水灰比減小，對(duì)控制砼自身收縮量、提高砼的極限拉伸也是非常有利的。因而應(yīng)當(dāng)先選擇既可減小水灰比又能提高和易性的高效減水劑，以及能補(bǔ)償收縮的微膨脹劑。

4.1 在水泥的選擇上，中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥等水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長的水泥最佳。造成砼溫度上升的唯一熱源就是水泥的水化熱，它取決于水泥的品種和水泥的用量。所用水泥控制在出廠半個(gè)月以上，以降低水泥的活性。

4.2 摻入適量的粉煤灰——粉煤灰要求選用同一廠家、同一批次的優(yōu)質(zhì)I級(jí)灰，并嚴(yán)格控制其燒失量及含硫量。在保證大體積砼強(qiáng)度的前提下盡可能減小水泥用量附于采用礦渣水泥的大體積砼，可代替部分水泥，從而降低水化熱峰值及推遲水化熱峰值的出現(xiàn)；改善砼拌和物的和易性；增強(qiáng)砼的可泵性；減少砼的徐變；提高砼抗?jié)B能力等。

4.3 粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配：適當(dāng)提高骨料粒徑，選用粒徑5～40mm的級(jí)配良好的石子配制砼，同時(shí)可以減少水泥用量，從而減少砼收縮。

4.4 在細(xì)骨料的選擇上，應(yīng)采用細(xì)度模數(shù)在2.6～3.0之間的中粗砂為宜。

4.5 對(duì)砂、石的含泥量進(jìn)行控制。砂的含泥量不應(yīng)超過2%。石子含泥量不應(yīng)超過1%，吸水率不應(yīng)大于1.5%。

4.6 摻入適量的外加劑，起到緩凝、增加和易性、節(jié)約水泥的作用。一般不摻緩凝型外加劑的砼初凝時(shí)間為2h左右，摻用后可以延長到5～8h。適當(dāng)情況下，可以加入干凈冷卻的石塊，目的是為了吸收部分砼中的熱量，降低內(nèi)部溫度梯度。摻入的外加劑均應(yīng)符合國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)品以上的質(zhì)量要求。

5 砼施工過程控制

5.1 在砼澆筑前，應(yīng)做好現(xiàn)場協(xié)調(diào)、組織管理，要有充足的人力、物力、保證施工按計(jì)劃順利進(jìn)行。考慮到底板砼連續(xù)澆筑的施工需要，施工人員要掌握未來3天的天氣變化情況，如有大雨，不得安排砼澆筑。

5.2 砼自攪拌機(jī)卸出后應(yīng)及時(shí)運(yùn)送到澆筑地點(diǎn)；在運(yùn)輸過程中，要防止砼的“離析”，水泥漿流失、塌落度變化和產(chǎn)生初凝等現(xiàn)象，如有發(fā)生應(yīng)立即報(bào)告技術(shù)部門采取措施。加強(qiáng)攪拌站與現(xiàn)場聯(lián)系配合和共同管理，及時(shí)信息反饋，有力地保證了砼的質(zhì)量和勻速、連續(xù)供應(yīng)，避免供應(yīng)不及時(shí)造成冷縫現(xiàn)象。

5.3 砼振搗是澆筑過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，一定要做到快插慢拔。每個(gè)振搗點(diǎn)的操作時(shí)間一般控制在20～30s之間，當(dāng)砼表面沒有氣泡出現(xiàn)、不下陷且砼表面泛漿時(shí)，即可停止。在下層砼初凝之前，要確保上層砼澆筑完畢。在振搗上層砼時(shí)，振搗棒下插5cm，使上、下層砼之間能更好地結(jié)合。以上步驟完成后，用鋁合金刮桿將砼表面的腳印、振搗接槎不平處刮平，且使砼表面的虛鋪高度略高于其實(shí)際高度。

5.4 采用人工澆筑，對(duì)澆筑工藝進(jìn)行改進(jìn)，盡量減少砼的塌落度。在施工中，只要保證澆筑層上下搭接時(shí)，下層在初凝之前，盡量放慢砼的澆筑速度，抑制水泥的熱釋放速度。當(dāng)先澆筑的砼產(chǎn)生熱量時(shí)，上部砼仍在澆筑，起到散熱、養(yǎng)護(hù)作用。

5.5 當(dāng)砼初凝時(shí)，用鋁合金刮桿將表面刮平，再用木、鐵抹子進(jìn)行抹壓。終凝前再進(jìn)行一次抹壓，使砼面層達(dá)到充分密實(shí)。

5.6 泌水處理：為處理大體積砼在澆筑過程中出現(xiàn)的泌水，需要在墊層施工時(shí)，預(yù)先有意識(shí)地沿縱向和橫向做一定坡度，使泌水順墊層坡度流向基坑邊預(yù)先設(shè)置好的集水坑，再用小型潛水泵將過濾出的泌水排出坑外。同時(shí)在砼下料時(shí)，保持中間的砼高于四周邊緣的砼，這樣可克服砼的泌水現(xiàn)象。

6 砼的測溫監(jiān)控及內(nèi)部降溫措施

測溫點(diǎn)的選擇上，要選擇有代表性的位置，使得體積砼內(nèi)部不同區(qū)域、不同標(biāo)高處的溫度變化能夠被真實(shí)地反映出來。砼澆筑前，對(duì)每個(gè)測溫孔進(jìn)行密封，防止?jié)仓艜r(shí)砂漿流入測溫管內(nèi)發(fā)生堵塞。測溫時(shí)要定人、定時(shí)、定儀器，以減少人為誤差。在測溫進(jìn)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度差超過規(guī)定25℃（或設(shè)計(jì)值）時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取外部保溫措施，同時(shí)降低內(nèi)部溫度，防止產(chǎn)生過大的溫差應(yīng)力造成砼發(fā)生裂縫。

通水冷卻，即在砼內(nèi)部預(yù)埋水管，由此帶走砼內(nèi)部的部分熱量，以降低砼內(nèi)部的最高溫度。冷卻水管在該層開始澆注時(shí)即開始通水，在砼養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)對(duì)冷卻水進(jìn)出口溫差進(jìn)行監(jiān)控。冷卻水的流量可控制在1.2～1.5m/h，進(jìn)出水口溫差一般在15℃以內(nèi)，當(dāng)過大或過小應(yīng)及時(shí)調(diào)整水溫及流量。在通水冷卻過程中，始終要注意冷卻水的溫度與砼內(nèi)部的差值不能大于25℃，以防止水管周圍產(chǎn)生溫度裂縫。

7 加強(qiáng)保溫、保濕養(yǎng)護(hù)

7.1 根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況及氣候條件，采取相應(yīng)措施進(jìn)行溫度控制。及時(shí)發(fā)出溫控警報(bào)，做好覆蓋保溫及保濕工作，但覆蓋層也不應(yīng)過熱，必要時(shí)應(yīng)揭開保溫層，以利于散熱。一般采用二層麻袋加二層薄膜保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。

7.2 對(duì)砼表面進(jìn)行定期檢查，注意觀察其干燥情況，及時(shí)澆水保持砼表面處于濕潤狀態(tài)。對(duì)于新澆筑的砼，應(yīng)蓋上塑料薄膜，避免砼表面因脫水而產(chǎn)生干縮裂縫，同時(shí)可防止麻袋因吸水受潮而降低保溫性能。

7.3 大體積砼澆筑后，現(xiàn)場采取保溫、保濕養(yǎng)護(hù)14天。注意緩慢降溫，要充分發(fā)揮砼的徐變特性，以減小溫度應(yīng)力，有效防止裂縫的產(chǎn)生。

8 結(jié)束語

鑒于本工程大體積砼施工取得的較大成功，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，談幾點(diǎn)體會(huì)：①砼工藝參數(shù)的選擇及優(yōu)化砼配合比，對(duì)于確保大體積砼各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范具有至關(guān)重要的作用。②為了減少砼的絕熱溫升，可以采用減少水泥用量或采用低熱水泥的方式，也可以摻入粉煤灰等。除此之外，降低砼的入模溫度和澆筑溫度也可降低砼中心最高溫度。③通過綜合運(yùn)用冷卻水循環(huán)和測溫等溫控技術(shù)，保證了大體積砼不會(huì)因內(nèi)外溫差過大而出現(xiàn)有害裂縫，保證了工程質(zhì)量。④通過采取降低砼的內(nèi)外溫差、控制砼降溫速率等措施對(duì)溫度裂縫進(jìn)行預(yù)控，從而確保了大體積砼結(jié)構(gòu)質(zhì)量不受影響。

參考文獻(xiàn)：

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