浅谈湖南安江水电站工程大体积砼施工技术

摘要：本文阐述了湖南安江水电站工程大体积砼的施工与质量控制。施工中从优化配合比入手，合理有序地组织砼的供应及浇筑，采用测温技术和冷却水循环降温结合的温差控制技术，确保了砼的施工质量。

关键词：大体积砼 施工技术 材料选取 配合比设计 温差控制

1　工程概况

安江水电站工程位于沅水干流中游、湖南省洪江市境内的安江镇，是一座以发电为主，兼有航运、旅游等综合利用效益的水利水电工程。该工程枢纽建筑物主要由溢流闸坝、电站厂房、船闸、左右岸及铜鼓洲连接土坝等组成。溢流坝布置在左、右汊河床中，共布置泄洪闸18孔，其中左汊6孔，右汊12孔，单孔净宽均为20m，闸墩厚3.5m，堰顶高程均为152m，每孔设20m×13m的钢质弧形闸门。发电厂房布置在左汊右侧，为河床式，装有4台35MW灯泡贯流式水轮发电机组，水轮机转轮直径7.0m；主副厂房平面尺寸82.0×34.0m。船闸布置在左汊河道左侧，为单级Ⅴ级航道船闸，闸室有效尺度为100m×12m×3m（长×宽×门槛水深），设计吨位500t。

2　施工技术难点分析

2.1　工期紧张，砼总方量多，要求不允许出现砼冷缝。砼的供应、浇筑的组织协调工作量大而繁杂。

2.2　夏季高温和冬季气低温对大体积砼浇筑施工影响较大。

2.3　大体积砼施工中易产生温度裂缝。温度裂缝控制是保证工程结构质量的关键。

3　大体积砼裂缝产生的机理

由于大体积砼浇筑时，内部水化热大且不能及时散发，导致内部温度升高，形成较大内外温差从而形成裂缝。

3.1　水泥水化热是大体积砼中的主要温度因素。砼在硬结过程中，由于水泥的水化作用，在初始几天产生大量的水化热，砼温度升高。由于砼导热不良，相对散热较小，形成热量的积聚。内部水化热不易散失，外部砼散热较快，水化热温升随砼厚度增加而加大，砼形成一定的温度梯度。当温度梯度大到一定程度时，表面拉应力超过砼的极限抗拉强度时，砼表面产生裂缝，影响结构整体受力和使用耐久性。

3.2　外界气温的变化对大体积砼施工的影响是显而易见的。大体积砼的浇筑温度随着外界气温会发生变化。外界气温愈高，砼的浇筑温度也愈高。而如果外界温度下降，又增加砼的降温幅度，会增大内外层砼温差，这对大体积砼极为不利。

3.3　造成砼收缩、徐变的因素主要有两点：一是砼约80%的水分会蒸发，形成砼的毛细空隙，体积相应发生变形。二是由于内部水分的蒸发，砼体积会产生收缩。如果砼收缩后再处于水饱和状态，可以几乎恢复原体积。干湿交替会引起砼体积的交替变化，这对砼是很不利的。

4　优化砼配合比，严格控制原材料质量

大体积砼施工中对裂缝的控制非常重要，其中优化配合比设计是关键。此外，水灰比减小，对控制砼自身收缩量、提高砼的极限拉伸也是非常有利的。因而应当先选择既可减小水灰比又能提高和易性的高效减水剂，以及能补偿收缩的微膨胀剂。

4.1　在水泥的选择上，中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥等水化热低、凝结时间长的水泥最佳。造成砼温度上升的唯一热源就是水泥的水化热，它取决于水泥的品种和水泥的用量。所用水泥控制在出厂半个月以上，以降低水泥的活性。

4.2　掺入适量的粉煤灰——粉煤灰要求选用同一厂家、同一批次的优质I级灰，并严格控制其烧失量及含硫量。在保证大体积砼强度的前提下尽可能减小水泥用量附于采用矿渣水泥的大体积砼，可代替部分水泥，从而降低水化热峰值及推迟水化热峰值的出现；改善砼拌和物的和易性；增强砼的可泵性；减少砼的徐变；提高砼抗渗能力等。

4.3　粗骨料宜采用连续级配：适当提高骨料粒径，选用粒径5～40mm的级配良好的石子配制砼，同时可以减少水泥用量，从而减少砼收缩。

4.4　在细骨料的选择上，应采用细度模数在2.6～3.0之间的中粗砂为宜。

4.5　对砂、石的含泥量进行控制。砂的含泥量不应超过2%。石子含泥量不应超过1%，吸水率不应大于1.5%。

4.6　掺入适量的外加剂，起到缓凝、增加和易性、节约水泥的作用。一般不掺缓凝型外加剂的砼初凝时间为2h左右，掺用后可以延长到5～8h。适当情况下，可以加入干净冷却的石块，目的是为了吸收部分砼中的热量，降低内部温度梯度。掺入的外加剂均应符合国家或行业标准一级品以上的质量要求。

5　砼施工过程控制

5.1　在砼浇筑前，应做好现场协调、组织管理，要有充足的人力、物力、保证施工按计划顺利进行。考虑到底板砼连续浇筑的施工需要，施工人员要掌握未来3天的天气变化情况，如有大雨，不得安排砼浇筑。

5.2　砼自搅拌机卸出后应及时运送到浇筑地点；在运输过程中，要防止砼的“离析”，水泥浆流失、塌落度变化和产生初凝等现象，如有发生应立即报告技术部门采取措施。加强搅拌站与现场联系配合和共同管理，及时信息反馈，有力地保证了砼的质量和匀速、连续供应，避免供应不及时造成冷缝现象。

5.3　砼振捣是浇筑过程中的一个重要环节，一定要做到快插慢拔。每个振捣点的操作时间一般控制在20～30s之间，当砼表面没有气泡出现、不下陷且砼表面泛浆时，即可停止。在下层砼初凝之前，要确保上层砼浇筑完毕。在振捣上层砼时，振捣棒下插5cm，使上、下层砼之间能更好地结合。以上步骤完成后，用铝合金刮杆将砼表面的脚印、振捣接槎不平处刮平，且使砼表面的虚铺高度略高于其实际高度。

5.4　采用人工浇筑，对浇筑工艺进行改进，尽量减少砼的塌落度。在施工中，只要保证浇筑层上下搭接时，下层在初凝之前，尽量放慢砼的浇筑速度，抑制水泥的热释放速度。当先浇筑的砼产生热量时，上部砼仍在浇筑，起到散热、养护作用。

5.5　当砼初凝时，用铝合金刮杆将表面刮平，再用木、铁抹子进行抹压。终凝前再进行一次抹压，使砼面层达到充分密实。

5.6　泌水处理：为处理大体积砼在浇筑过程中出现的泌水，需要在垫层施工时，预先有意识地沿纵向和横向做一定坡度，使泌水顺垫层坡度流向基坑边预先设置好的集水坑，再用小型潜水泵将过滤出的泌水排出坑外。同时在砼下料时，保持中间的砼高于四周边缘的砼，这样可克服砼的泌水现象。

6　砼的测温监控及内部降温措施

测温点的选择上，要选择有代表性的位置，使得体积砼内部不同区域、不同标高处的温度变化能够被真实地反映出来。砼浇筑前，对每个测温孔进行密封，防止浇筑砼时砂浆流入测温管内发生堵塞。测温时要定人、定时、定仪器，以减少人为误差。在测温进程中，当发现温度差超过规定25℃（或设计值）时，应及时采取外部保温措施，同时降低内部温度，防止产生过大的温差应力造成砼发生裂缝。

通水冷却，即在砼内部预埋水管，由此带走砼内部的部分热量，以降低砼内部的最高温度。冷却水管在该层开始浇注时即开始通水，在砼养护过程中应对冷却水进出口温差进行监控。冷却水的流量可控制在1.2～1.5m/h，进出水口温差一般在15℃以内，当过大或过小应及时调整水温及流量。在通水冷却过程中，始终要注意冷却水的温度与砼内部的差值不能大于25℃，以防止水管周围产生温度裂缝。

7　加强保温、保湿养护

7.1　根据现场实际情况及气候条件，采取相应措施进行温度控制。及时发出温控警报，做好覆盖保温及保湿工作，但覆盖层也不应过热，必要时应揭开保温层，以利于散热。一般采用二层麻袋加二层薄膜保温、保湿养护。

7.2　对砼表面进行定期检查，注意观察其干燥情况，及时浇水保持砼表面处于湿润状态。对于新浇筑的砼，应盖上塑料薄膜，避免砼表面因脱水而产生干缩裂缝，同时可防止麻袋因吸水受潮而降低保温性能。

7.3　大体积砼浇筑后，现场采取保温、保湿养护14天。注意缓慢降温，要充分发挥砼的徐变特性，以减小温度应力，有效防止裂缝的产生。

8　结束语

鉴于本工程大体积砼施工取得的较大成功，结合实践经验，谈几点体会：①砼工艺参数的选择及优化砼配合比，对于确保大体积砼各项性能指标满足设计规范具有至关重要的作用。②为了减少砼的绝热温升，可以采用减少水泥用量或采用低热水泥的方式，也可以掺入粉煤灰等。除此之外，降低砼的入模温度和浇筑温度也可降低砼中心最高温度。③通过综合运用冷却水循环和测温等温控技术，保证了大体积砼不会因内外温差过大而出现有害裂缝，保证了工程质量。④通过采取降低砼的内外温差、控制砼降温速率等措施对温度裂缝进行预控，从而确保了大体积砼结构质量不受影响。

参考文献：

[1]GB5O204-2002.砼结构工程施工及验收规范.

[2]JGJ3-91.钢筋砼高层建筑结构设计与施工规程.

[3]GB50164-92.砼质量控制标准.