浅析百米高级双曲拱坝混凝土温控

摘要：对于混凝土拱坝，尤其是具有高、薄特性的拱坝来说，在施工过程中必须采取手段控制胶凝材料水化热对混凝土的影响，本文以平阳县顺溪水利枢纽工程混凝土拱坝为例，对施工中混凝土温度如何控制进行了说明，对取得的成果进行了总结，为以后相关类型的工程施工提供了宝贵经验。

关键词：拱坝 温控 混凝土

中图分类号：TU375 文献标识码：A

一、概述

（一）工程概况

顺溪水利枢纽工程位于浙江省温州市平阳县鳌江北港支流顺溪上，工程枢纽建筑物主要有拦河坝、泄水建筑物、发电引水建筑物、发电厂等，坝型为抛物线型常态砼双曲变厚拱坝，最大坝高101.0m，坝顶宽度6.0m，拱冠梁底宽24.76m，最大坝厚26.62m。总共分为22个坝段，坝体混凝土为R90200W8F50，混凝土总量约27万m3。

（二）气象条件

本工程位于东南沿海，属典型的副热带季风气候区。本地区多年平均气温为17.8℃，极端最高气温38.3℃。其高温季节主要为6、7、8、9四个月，当地6、7、8、9四个月的气象统计资料如下表：

平阳站气象特征统计表

项目 6月 7月 8月 9月

月平均气温（℃） 24.4 28.2 28.0 24.8

月极端最高气温（℃） 27.6 32.0 31.3 28.1

月极端最低气温（℃） 13.4 17.7 19.6 12.9

二、大坝混凝土主要施工特点

（一）坝体结构

本工程为抛物线型混凝土双曲拱坝，最大坝高101m，拱冠梁厚高比为0.245，分层高度2.2-2.5m，单仓最大混凝土量约900m3。

（二）夏季高温季节混凝土施工

由于大坝混凝土施工工程量大，工期紧、任务重，为了满足各节点工期要求，大坝混凝土必须在夏季高温季节进行施工。因此，如何制定切实可行的高温季节温控措施，合理控制温度应力来控制裂缝的产生，就成为了大坝混凝土高温季节施工的核心。

三、主要温控措施

（一）优化混凝土配合比，减少水泥用量，降低水化热

1、在采购水泥的时候将择优选择水化热较低的水泥，从原材料上降低混凝土水化热；

2、合理优化混凝土配合比，以减少单位水泥用量来降低混凝土水化热，这是降低混凝土水化热的有效途径；

3、合理掺加外加剂，如高效减水剂等，通过降低混凝土的水灰比和塌落度来降低混凝土水化热；

4、掺加混合材料，在混凝土配合比中加掺粉煤灰代替部分水泥用量，通过减少水泥用量来降低混凝土水化热。

（二）粗、细骨料的选择

合理分配各档骨料的用量，改善骨料级配，从而使混凝土配合比更加合理。同时加强骨料的质量控制（包括含泥量、粗骨料针片状的含量、砂子的细度模数等），改善混凝土性能，增强混凝土的抗裂性。

（三）掺加冰水、冰屑拌合混凝土

当由于外界气温过高或其它原因导致混凝土出机口温度过高，满足不了施工要求时，则需掺加冰水或冰屑拌合混凝土，从而来降低混凝土出机口温度。

（四）降低混凝土浇筑温度

1、在拌和楼附近设置地弄通过地弄取料；

2、在储料仓上方搭建遮阳棚；

3、在粗骨料储料堆上方、遮阳棚下方设置喷管，白天高温时间经常用雾化水覆盖料堆上空，降低骨料温度，喷雾后及时用土工布进行覆盖，隔绝骨料与外界的温度传递；

4、在混凝土施工前要保证料仓内骨料充足，并控制料堆高度，骨料堆高尽可能不小于6m；

5、拌和楼从料堆取料采用地弄结合皮带机输送，地面以上皮带全程搭设遮阳棚。

（五）混凝土运输、浇筑控制

1、在受料平台的接料斗上搭设遮阳棚，避免阳光对混凝土的直接照射；

2、混凝土的吊运要及时，必要时对料罐进行隔温处理；

3、采用合理的浇筑方式，缩短仓面混凝土的覆盖时间，对浇筑好的混凝土要及时用浸过水的麻包进行隔温覆盖；

4、在仓面安装喷雾装置，通过喷洒雾状水降低仓面周围的气温；

5、对仓面进行合理的分层、分块，一般约束区混凝土浇筑层厚为1.0～1.5m，非约束区混凝土浇筑层厚为2.0～2.5m。每块混凝土的间歇时间控制在5～10天，以满足混凝土顶面散热要求；

6、通过向坝体内布置的冷却水管通冷却水来消减混凝土的水化热温升，改善坝体的温度分布；

7、在高温季节，尽可能避开白天高温段，利用晚间进行混凝土浇筑，一般最佳的时间段为下午5点到次日早上10点；

8、合理安排拆模时间，避免在夜间或温度骤降的时间段拆模。

（六）混凝土表面洒水养护

混凝土表面养护的目的是防止外界高温热量向混凝土倒灌，保护主要包括混凝土养护和表面覆盖，是防止混凝土产生裂缝、保证混凝土质量的一项重要措施。混凝土浇筑完成后及时进行养护，混凝土冲毛后即采用麻包进行覆盖，避免太阳光曝晒，一般在浇筑完成后12～18小时内（夏季高温季节可缩短）开始人工洒水养护，保证麻包24小时保持湿润状态，直至上一仓开始浇筑为至。对永久暴露面采用挂在模板或外露拉筋条上的的钢管或塑料管(每隔20～30cm钻Φ2mm左右的小孔)进行长期流水养护。养护用水由坝上高位水池供应。养护时间一般为28天。

四、出现裂缝的处理措施

混凝土浇筑完成后、浇筑上一仓混凝土前，应仔细检查混凝土表面，发现裂缝，立即通知监理工程师和相关单位，按以下措施处理：

1、永久外露面裂缝处理：经设计、监理和施工单位共同勘察、鉴定后，由设计单位提出相应处理意见。

2、非外露面裂缝处理：经监理和施工单位共同勘察后，详细记录裂缝出现的平面位置、高程、走向，裂缝长度和缝宽等特征，为防止裂缝继续延伸、扩展形成贯穿性或深层裂缝，在裂缝处布设骑缝钢筋，采用22@15cm的钢筋网片，钢筋网片在裂缝两头各延伸出1.5m，钢筋长初设为3m。

五、温度计算与实测

根据施工手册以及相关资料，以混凝土浇筑温度20℃为前提，计算得出理论上，水泥水化热升温情况如下表：

龄期 水泥用量（kg） 水化热 砼比热 密度 Th（绝对温升） T(t)内部温度

1.00 1.25 1.50 2.50

6 146 461 0.96 2400 29.21267 30.52 32.27 34.31 38.99

9 146 461 0.96 2400 29.21267 28.47 29.06 33.44 38.11

12 146 461 0.96 2400 29.21267 24.97 25.55 31.10 37.24

15 146 461 0.96 2400 29.21267 22.63 23.21 28.47 34.02

18 146 461 0.96 2400 29.21267 21.46 22.04 26.13 31.10

21 146 461 0.96 2400 29.21267 20.88 21.17 24.38 28.47

24 146 461 0.96 2400 29.21267 20.29 20.88 23.51 26.72

27 146 461 0.96 2400 29.21267 22.34 25.55

30 146 461 0.96 2400 29.21267 21.46 24.67

实测数据以2012年11月初一仓混凝土温度数据为代表，浇筑层高2.5m，浇筑时混凝土温度及外温基本处于20摄氏度左右。如下图：

经过对比，采取措施后相同时间内温度有明显下降，平均下降9摄氏度以上。

六、结语

混凝土温控最有效的方法是骨料预冷，本工程由于受地形所限，无法布置，为此采用掺加冰水、冰屑拌制混凝土和加密冷却水管等手段，从而减小混凝土内外温差，避免温度裂缝的产生。

经过三个夏天以及浇筑26万m3混凝土的无一条裂缝实际表现，证明所采取的方案可行、有效，并且在成本控制上取得了不俗的成绩，为以后在高温地区、高温季节浇筑大体积混凝土积累了大量数据与经验。

参考文献：

(1)《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）

(2)《水利水电工程施工手册》（第四版）