大坝混凝土保温材料设计计算

【摘 要】选用合适的保温保湿材料以及实施方案，可以有效地减少混凝土裂缝的发生，提高大坝工程质量，从而提高大坝的质量，为水库安全运行打下一个良好的基础。因此大坝保温材料的设计计算就显的尤为重要。

【关键词】水电站；大坝；保温；材料；选用

1、引言

混凝土大坝由于体积巨大,自身及环境温度、湿度变化、基础约束力等变化,容易产生裂缝,从而破坏了结构的整体性、抗渗性, 导致混凝土的耐久性降低,尽量减少混凝土裂缝的产生就成了水利工程建设中研究的重要课题之一。气温骤降是主要原因。为防止因气温变化引起坝体混凝土表面裂缝，必须及时进行保温。选择质优价廉又符合设计要求的的保温材料更经济实惠，又能提高大坝的质量，为水库安全运行打下一个良好的基础。

2、水电站大坝的保温的应用

在美国20世纪50年代就对混凝土表面保湿非常重视。底特律坝和平顶岩坝就是采用泡沫塑料板、纸板保温，索墩坝顶面则采用砂层保温。日本也采用泡沫塑料板加聚氯乙烯薄膜作为表面保温和养护材料。前苏联曾采用两层厚模板中填刨花作为隔热材料，部分采用预制混凝土板。由于上述保温材料应用后仍旧产生了不少裂缝，只有前苏联的托克托古尔坝中施工中采用自动上升的活动帐篷，创造了局部人工气候，浇筑时完全和外界隔绝，夏季仓面用流水降温，用聚乙烯薄膜覆盖保湿，防裂效果良好。

我国从1961年才开始重视大坝保温问题。初期主要采用草袋、草帘做保温材料，由于这些材料易燃烧引起火灾，容易受潮就腐烂，不耐用，不符合理想的保温材料要求。在我国恒仁、白山等东北地区曾使用过木丝板保温，太平哨大坝喷涂过水泥―膨胀珍珠岩保温，虽然起到一定保温作用，但是受潮后保温作用锐减，木丝板掩盖混凝土表面的缺陷和不易拆除等出现问题。80年代以后，泡沫塑料成为主要的保温材料。主要有聚苯乙烯泡沫塑料板、保温被、聚乙烯气垫薄膜、聚乙烯泡沫塑料板等。

近些年，大坝工程的保温防裂通常是采用泡沫塑料板与纸板保温相结合形式；或者是采用泡沫塑料板加聚氯乙烯薄膜结合聚苯乙烯泡沫塑料板、保温被、聚乙烯气垫薄膜、聚乙烯泡沫塑料被等形式。

3、常用水电站保温材料对比

3.1 材料性能、工艺对比

下表列出了几种保温材料保温后砼表面等效放热系数β值计算。计算公式：β= k÷（δ/λ+0.05）（δ为保护层厚度，λ保护材料的导热系数，取风速小于4m/s，设计K=1，校核K=1.3）以下是不同材料列表计算：

从上述表中可以得出EPE高发泡聚乙烯片材的保温效果较好。

保温材料选择；根据坝址处气象特征，各部位砼标号，设计要求保温后砼表面等效放热系数（β）值，如下表5。

工程部位 β值

永久暴露面砼 空洞结构部位砼（底孔，排沙孔（漂）孔，尾水管等） 1.5~2.0

大体积砼 2~3d平均温降6℃ 2.0~3.0

以上四种材料不同的厚度保温后砼表面等效放热系数汇总如下表6。

3.2 材料经济方面对比

各种保温材料每m3单价，汇总相同保温效果，不同保温材料每m3单价比较如表8。

通过表6~8可以看出，EPE高发泡聚乙烯片材在满足工艺和质量的同时在经济方面也能取得较好的效果。

3.3 保温材料的选用

经过上述对比及设计要求保温后砼表面等效放热系数（β）值表5要求，在各部位选用如下保温材料：永久性、临时性坝体上下游面，结构砼的保温，仓面保温养护，均采用聚乙烯高发泡片材，所需厚度根据标书要求，对照β值选用，仓面覆盖所用的聚乙烯高发泡片材要在表面包裹塑料布。凡用聚乙烯发泡片材做保温的部位，均采用外贴方法，运输混凝土设备上覆盖的保温材料选用2.0cm后的聚乙烯高发泡片材。运输砼的皮带机上设保温廊道，廊道保温用材料为2.5cm以下的聚苯乙烯塑料泡沫板。

4、结语

为了有效地减少混凝土裂缝的发生，提高大坝工程质量，需要选用合适的保温、保湿材料以及实施方案，将会在很大程度上减少混凝土裂缝的发生，从而提高大坝的质量，为水库安全运行打下一个良好的基础。