關于大壩混凝土施工溫度控制技術的探討

王淑娟

摘 要：建設好水利工程能造福后世。作為水利水電工程的重要組成部分，大壩的施工質量將決定著整個水利水電工程的質量。控制好大壩施工所使用的混凝土的溫度是確保大壩順利施工的重要保障。分析了大壩施工中混凝土溫度的控制技術。

關鍵詞：混凝土；施工溫度控制；基礎溫差；壩體

中圖分類號：TV544 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.155

1 混凝土大壩施工溫度控制的標準

1.1 混凝土基礎溫差

要想實現對大壩混凝土溫度的控制，就要得出混凝土存在的基礎溫差。混凝土的基礎溫度與混凝土澆筑溫度、水泥水化熱的最高溫度以及設計最終溫度有關。設計最終溫度是通過收集壩體的年平均溫度獲得的。混凝土的基礎溫差的計算方式為：（混凝土澆筑溫度+水泥水化熱最高溫度）-設計溫度。

1.2 混凝土底面與表面的溫差

混凝土澆筑時，混凝土塊表面層溫度與底面層溫度是不同的。如果未控制好混凝土塊表面與底面的溫度，則易造成混凝土塊發生內部溫度裂縫，進而埋下安全隱患。我國相關的水利設計規定，當上層混凝土短間歇均勻上升的澆筑高度大于0.51時，混凝土上、下層之間的允許溫差為15～20 ℃，澆筑塊側面長期暴露時，宜采用較小值。

1.3 壩體內部與壩體外部的溫差

控制壩體內部與外界溫度的溫差也是為了防止壩體出現裂痕。在水利工程的建設中，壩體內部與外界溫差的標準差為20～25 ℃，即壩體內部的溫度遠低于外界溫度+標準差溫度，但這在實際操作中難很實現。這是因為外界溫度是變化的，難以得出精確值，且氣溫的驟降也會造成壩體表面出現裂痕。如果未發生氣溫驟降，壩體內部溫度與外界溫度處于標準差內，也有可能出現表面裂痕。

1.4 防止壩體表面出現裂痕

對于水利設施的堤壩而言，如果長期缺少水覆蓋保護或缺少人工技術保護，則大壩表面易長出青苔一類的水草或出現裂痕。水利工程部門要記錄大壩所處地區的天氣、氣溫等方面的變化，結合科學技術分析，定期對壩體及相關設施進行保養和維護。此外，對于處于低溫期且施工期較短的混凝土大壩，也應注意保護，因為低溫環境會導致壩體出現裂痕。

1.5 相鄰塊混凝土高差

如果大壩縱縫鍵槽被擠壓，灌漿質量就會下降。而產生的大剪切變形也易影響橫縫內的止水設備，進而導致先期澆筑的混凝土塊長期暴露在外，表面出現裂縫。因此，要控制好相鄰塊的高差。

1.6 混凝土大壩在通水狀態下的溫差

水利工程的施工規定中強調，初期通水時，混凝土塊體溫度與冷卻水溫的溫差不超過25 ℃，持續通水時間為10～15 d。通水時，應適當地對冷卻水溫、初期冷卻速度、允許冷卻時間和降溫總量進行控制，從而防止初期通水水溫與混凝土塊體溫度的溫差過大，進而導致壩體產生裂縫。

2 控制混凝土溫度的措施

可從減熱、散熱和表面保護方面入手，具體操作方式如下。

2.1 制造混凝土時使用水化熱低的水泥

使用水化熱低的水泥或減少水泥的使用量都能減少混凝土的水泥水化熱。適用于大壩建設的國產水泥有中熱硅酸鹽水泥（簡稱中熱水泥），其有425和525兩個標號；低熱礦渣硅酸鹽水泥（簡稱低熱礦渣水泥），其有325和425兩個標號。此外，還有低熱微膨脹水泥，其也能滿足大壩建設的需求。

在保證混凝土的施工質量和抗裂要求的同時，減少水泥的使用量也能有效控制混凝土的溫度。減少水泥使用量的方法有以下2種。

2.1.1 水泥中摻混合材料

在水泥中摻入混合材料時要適當，否則，會引起混凝土早期強度不足、干縮率提升等問題，進而影響到堤壩的抗滲性和抗凍性。摻入水泥中的混合材料多為粒化高爐礦渣、火山灰和粉煤灰等。

2.1.2 壩體分區施工，后期堤升壩體強度

壩體的后期強度是隨著時間的推移而不斷變強的，利用好堤壩的強度能減少水泥的使用。而對壩體進行分區施工是因壩體的不同部位對混凝土標號的要求是不一樣的，而采用分區施工能控制好水泥用量。需要注意的是，壩體分區施工過多會造成施工困難。

2.2 澆筑用的混凝土溫度應處于低溫狀態

要想使混凝土澆筑處于較低的溫度，就要在混凝土出機和運輸過程中減緩溫度回升的速度，具體措施如下。

2.2.1 混凝土拌和低溫水或加冰降溫

片冰有易碎、易化等特點。通過片冰機制造片冰，并將片冰加入拌和機與混凝土拌和。使用片冰降溫時需要注意的有以下3點：①片冰機要有良好的傳熱效率和冰水分離系統，這樣才能使片冰在制造出來后迅速干燥、過冷。；②要設置冰庫，將片冰機設置在庫頂，片冰生成自動入庫，從而減少中轉。③使用螺旋機、膠帶機和氣力輸送片冰。螺旋機在輸送過程中會對片冰擠壓、攪動，冰片融化成冰粉的速度較快，冷耗較大。膠帶機輸送比螺旋機輸送的距離長、冷耗小。前兩種方式都要求制冰機靠近拌和樓，且主要為水平輸送。氣力輸送冰片的方式適用于長距離輸送，同時，氣力輸送還可以向上提升，不需要準備較高的冷凍樓。

2.2.2 骨料控溫的操作方法

骨料控溫的操作方法分為以下3步：①將骨料堆高度提升至6 m，骨料溫度能降低至接近月平均的氣溫。②采用風壓0.5 MPa、水壓0.4 MPa、溫度為2～5 ℃的水噴射成的水霧從骨料堆頂部噴灑，可使骨料溫度降低2～3 ℃。③骨料預冷可以大幅度降低骨料溫度。通過水冷法、風冷法、真空汽化法和液氮法等方法能實現骨料的預冷。

此外，水利設施保護部門除了要在高溫季節進行大壩保護外，在低溫季節也要加強大壩表面的保溫工作。大壩壩體遇到寒潮襲擊時，內外溫差會失控，混凝土表面溫度梯度下降，混凝土大壩的表面易出現裂縫。

3 結束語

綜上所述，大壩是一個涵蓋了多種學科，需要多種技術支持的復雜系統工程。在其施工中，對混凝土的溫度有著極高的要求。只有深入理解了一定的操作原理，才能在施工中很好地控制混凝土的溫度。

參考文獻

[1]王嘉寧.關于大壩混凝土施工溫度控制技術的探討[J].法治與經濟（中旬刊），2011（07）

[2]邵志安.高混凝土壩施工過程溫度應力場研究[D].濟南：山東大學，2010（04）.

〔編輯：張思楠〕