水利水電工程大體積混凝土溫控探討

翟李明

摘 要：本文主要闡述了水利水電工程大體積混凝土溫控措施，同時對溫控的效果做了簡要解析，簡單總結了在高溫條件下大體積混凝土溫度控制的基本思路。

關鍵詞：大體積混凝土；溫控；水利水電工程

1 概述

大體積混凝土溫度控制是水利水電工程施工中時刻面對的焦點，筆者以從事過的某工程為例，淺述混凝土施工中的一些體會。

所舉例的工程位于北非，該工程是以發電為主要功能、農田灌溉為輔的水電樞紐項目。大壩全長約10km，全部屬于地上水工建筑物。主壩包括3種壩型，其一是混凝土重力壩，其二是粘土心墻壩，其三是混凝土面板堆石板。大壩建造完工后，總裝機容量1250MW。大壩混凝土總量高達180萬m3，其中大體積混凝土涉及溢流壩閘墩和堰體、非溢流壩、過渡段擋墻，以及廠房等各個部位，占混凝土總量的比例較高，大體積混凝土溫度控制在本工程中尤為重要。

2 氣候條件

本項目作業現場是熱帶沙漠氣候，溫度高，白天與晚上有較大的溫度差。年均氣溫在29.2℃左右，月均氣溫在35.1℃上下；雨水少，蒸發嚴重，年均降雨量在20～50mm左右，而蒸發量超過2000mm；除河床兩岸約100m范圍內有植被外，其余區域基本為沙漠和戈壁。

3 混凝土溫控的必要性

在大體積混凝土中，溫度控制十分關鍵。主要是因為：其一，是防止壩塊的溫度裂縫，這是廠壩工程溫控的核心；其二，是防止壩體接縫灌漿后接縫再度張裂；其三，是調整和改善壩體的溫度應力。

4 混凝土溫控要求

混凝土入倉最大溫度允許值與澆筑后的溫度分布，應當在混凝土澆筑以前由專業監理工程師依據實際使用的水泥、混凝土配合比與相關系數制定，或者現場檢測確定。通常情況下，混凝土澆筑以后形成的最高溫度應低于45℃，而且混凝土澆筑過程中，溫差不應高于20℃。除非工程師另外批準，否則所澆筑的混凝土溫度應當達到下述標準：在廠房、溢流壩、混凝土結構物及取水口澆筑的大體積混凝土與結構混凝土，其溫度應當低于28℃。

5 混凝土溫控對策

按照技術規范中有關混凝土溫度控制的要求，結合當地的氣候條件等因素，本工程對大體積混凝土施工采取過程控制的方法，即對混凝土拌和、運輸、澆筑和養護分別控制。

5.1 配合比控制

改進配合比，減小水化熱溫升。即減少水泥用量，通過采用低砂比例、低水泥比例、低坍落水平和添加高效減水劑的方式，來優化配合比。

該項目使用普通硅酸鹽水泥，此水泥2天水化熱大概是220J，7天水化熱大概是300J。利用一級粉煤灰替代一些普通硅酸鹽水泥，來延長混凝土凝結時間且讓混凝土形成較大的強度與減小溫度較高的狀況下混凝土的坍落度損失率。另外，添加高效減水緩凝外加劑提高混凝土的流動性，避免由于混凝土溫度增高而造成的水量增加，確保了混凝土的硬度。因為增添了緩凝劑與減水劑而造成的坍落度損失通過增加初始坍落度來補償。

5.2 拌和控制

（1）對骨料采取風冷等預冷措施，采用冷水進行混凝土拌和。

通常情況下，粗骨料溫度每下降1℃或水溫降低2℃，混凝土溫度均相應下降約0.5℃。

為降低混凝土骨料溫度，采用的方法有：在骨料料倉頂部搭設遮陽棚避免太陽直射；通過骨料倉庫中的一次風冷與拌合樓中的再次風冷，讓骨料溫度下降為7～12℃；采用溫度為1℃的拌和水，冷卻水的水罐和管道做保溫處理。

（2）混凝土拌制過程中采用高效緩凝型減水劑，改善混凝土和易性、流動性和延緩凝結時間。摻入一定量的粉煤灰，改善混凝土的可泵性，減少水泥用量，以降低混凝土的水化熱。

5.3 運輸和入倉控制

為減緩混凝土溫度的升高，主要采取的措施有：

（1）合理安排開倉時段，盡量縮短高溫時段的混凝土施工。筆者曾在蘇丹北部、巴基斯坦等長年炎熱的地方從事水利水電工程施工管理工作。

這些地區雖然氣候炎熱，但是往往晝夜溫差較大。高溫時段的施工時，利用白天進行倉面準備和驗收，夜間澆筑混凝土，是一種行之有效的方法。此方式在蘇丹、巴基斯坦、尼日利亞、馬來西亞、菲律賓等所有混凝土施工區域運用。

（2）在混凝土水平運輸過程中保溫。對于二級配及以下混凝土，采用混凝土攪拌運輸車運輸，泵送方式入倉。運輸時采取在混凝土罐外包泡沫保溫被隔熱的方式保溫。根據混凝土運輸距離、運輸設備工作效率和混凝初凝時間，結合現場施工經驗，合理布置交通道路和調配運輸車輛。及時處理混凝土入倉設備（混凝土托泵、混凝土泵車及布料桿等泵送設備）堵塞等問題，使澆筑連續進行，最大限度地減小混凝土的等待時間。

三級配混凝土主要采用自卸汽車運輸。采取措施加快混凝土運輸、確保交通運輸順暢、不斷優化運輸路線和運輸車輛的數量。同時采用胎帶機、皮帶運輸機等先進的入倉設備，從而確保澆筑順利進行。

（3）盡量使入倉設備處于遮陰處，必要時設防遮陽棚，在混凝土輸送設備和泵管上覆蓋濕麻布保溫。溫度過高時，還可采用噴霧的方式降低倉內溫度。

倉號面積較大時，采用門、塔機和吊罐輔助的方式，及時覆蓋主要澆筑設備難以到達的部位，確保混凝土上一層在初凝之前被覆蓋并振搗完成。

5.4 養護控制

混凝土澆筑前，對施工縫、模板和鋼筋灑水進行濕潤養護，但水量不宜過多。混凝土施工完畢后，對混凝土表面灑水養護，并覆蓋濕麻袋、草簾等作為保溫層，以確保混凝土在濕潤狀態下硬化。

6 溫度監測

現場實際監測顯示，C25常態二級配混凝土和三級配混凝土水化熱溫度上升都較低，大體積混凝土內部溫度在40℃以下。C25二級配泵送及一級配大體積混凝土內部溫度約為50℃。C37混凝土水泥用量大，實測大體積內部混凝土溫度達60～70℃。溫度檢測結果顯示，混凝土內外溫差基本控制在20℃以內。經過采用上述有效的混凝土溫度管理措施，該項目大體積混凝土的溫度基本控制在了允許范圍內。

7 溫控效果

該項目大體積混凝土施工時段歷時約五年時間。從現場情況來看，混凝土表面較少出現因溫度應力產生的裂縫問題。筆者認為，這與該項目采取上述有效的措施，以及合理配筋改善了混凝土的拉應力有關。

對于施工中出現的少量新澆筑混凝土表層龜裂的問題，采取噴霧潤濕和重新振搗即可有效的消除。對未第一時間處置的表面干縮裂縫，通過鉆芯檢查發現深度最多不超過30cm，未進一步發展。對此類裂縫，在下層混凝土澆筑前進行鑿毛處理，與下層混凝土一同澆筑即可解決。

8 其他改善措施

水利水電工程混凝土溫度控制，歷來是行業內討論的熱點。除上述有效的控制措施外，尚有些經過實踐檢驗的有效方法，值得我們借鑒。

（1）采用蓄水養護的方式。凝土終凝后，在其表面蓄存一定深度的水養護。這樣做，可以延緩混凝土內部水化熱的降溫速率，縮小混凝土中心和表面的溫度差值，從而控制混凝土的裂縫開展。

（2）采取薄層澆筑的方式。薄層澆筑能有效散熱，同時加快了混凝土澆筑速度和覆蓋速度。

（3）適當增加預埋件。在合適部位加設鐵絲網或小直徑鋼筋網作為抗縮鋼筋網，尋找最合適的部位將成為以后溫控的一個新課題。

（4）設置后澆帶和控制縫，疏導或分散混凝土收縮變形。將大的倉號，劃分為容易組織施工的小倉號，以達到溫度控制目的。

（5）采取二次振搗的方法。二次振搗大約在初次振搗后一小時左右進行。二次振搗可以提高混凝土的密實度、抗滲性和強度，對控制溫度裂縫的產生有重要意義。

9 結論

經過長期的現場實踐和研究，現場施工技術人員和專家分析認為，由于本工程自然溫度較高（夏季白天溫度高達45℃，夜晚溫度達32℃），盡管本工程主要采用的泵送混凝土內部溫度達50℃，內外溫度相差基本控制在20℃以內，混凝土本身抗拉強度足以抵御混凝土溫度作用形成的拉應力，并未出現顯著的裂縫。雖然，特殊部位澆筑了C37標號混凝土內部溫度略高，但這些位置采用了雙向配筋，增強了抵抗溫度應力的能力，也沒有明顯的裂縫形成。

本工程采取的較為常規的溫控措施在高溫條件下是有效的。這將作為今后的大體積混凝土施工的寶貴參考，同時在今后的工程實踐中，應盡可能多的創新和簡化溫度控制方法，更好的為水利水電工程施工服務，并推廣到房屋建筑、市政及橋梁等各個土木工程施工領域。

參考文獻

[1]汝乃華.重力壩[M].北京：水利電力出版社，1983.

[2]龔召雄主編.水工混凝土的溫控與防裂[M].北京：中國水利水電出版社，1999.

（作者單位：唐山建設集團有限責任公司）