水工大体积混凝土温控技术探讨
摘要
关键词
大体积，温控，制冷水，骨料预冷，养护
正文
1 基本资料
1.1 气象资料
信丰县黄坑口水源工程气象资料西河流域属亚热带东南亚季风气候区，气候温和、雨量充沛。根据信丰县气象站多年资料统计，多年平均气温为19.5℃，极端最高气温39.4℃，极端最低气温-4.1℃。
气温统计见表1-1。
表1-1 信丰县气温统计表
月 份 | 单位 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 全年 |
多年平均 逐月气温 | ℃ | 8.7 | 10.4 | 13.9 | 19.9 | 23.9 | 26.8 | 28.9 | 28.3 | 25.5 | 21.3 | 15.9 | 10.2 | 19.5 |
1.2 砼原材料来源
（1）水泥：海螺牌普通硅酸盐水泥。
（2）Ⅱ级粉煤灰。
（3）外加剂:天津市鑫永强混凝土外加剂有限公司XYP-SPH(标准型)，聚羧酸高性能减水剂。
（4）骨料：信丰荣丰矿业，砂石骨料为人工骨料，骨料岩性为石灰岩。
2 温度控制标准
2.1 基础允许温差标准
本工程大坝为常态混凝土坝，基础约束区混凝土28d龄期的极限拉伸值不低于0.85×10-4，间歇5～7d，均匀连续上升。根据《混凝土重力坝设计规范》（SL319—2018），大坝基础允许温差取值及大坝基础约束区混凝土浇筑允许最高温度取值见表见表2-1。
表2-1 基础允许温差标准 单位: ℃
基础约束区范围 （距离基础面高度） | 浇筑块长边L | 规范容许 基础温差 | 大坝平均 稳定温度 | 允许最高温度 |
（0～0.2）L | 40m～通仓长块 | 16～14 | 15 | 31～29 |
30～40m | 19～16 | 34～31 | ||
20～30m | 22～19 | 37～34 | ||
（0.2～0.4）L | 30～40m | 22～19 | 37～34 | |
20～30m | 25～22 | 40～37 |
2.2 上下层温差标准
砼接触面（先浇砼龄期超过28d）上、下层各1/4范围内，先浇筑砼上层最高平均温度与新浇砼开始浇筑时下层平均温度之差不得超过15～20℃。
2.3 其他
表面保护：当日平均气温在2～3d内连续下降达到或超过6～9℃时，需采取措施对砼表面进行保护；
内外容许温差：坝块中心温度与边界温度之差不得大于20～25℃；
施工过程中各坝块应尽量均匀上升，相邻坝块的高差不宜超过10～12m，相邻坝块浇筑时间间隔应小于30d。
3 温控措施
3.1 采用制冷工艺降低混凝土的出机口温度与浇筑温度
根据混凝土组成材料热平衡计算，各月自然拌和出机口温度见表3-1.
3-1 自然拌和出机口温度 单位：℃
砼标号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
C9015 | 8.6 | 10.3 | 13.8 | 21.1 | 25.1 | 28.2 | 30.1 | 29.5 | 26.7 | 22.5 | 15.8 | 10.1 |
从表看出自然拌和出机口温度在高温季节均高于设计要求的出机口温度，因此必须采用预冷措施，以降低出机口温度。
预冷措施
（1）骨料堆存高度要求大于6m，并有不少4天的储存时间使地垄出料温度不高于多年月平均气温（详见表1-1）。
（2）使用水冷料仓内对3级配粗骨料进行冷却，使粗骨料温度冷却到8-10℃送至拌和楼料仓。
（3）每方砼加适量6-8℃冷水拌和。
（4）砂子的含水率必须控制在6%内，石子的含水率必须控制在1%以内。以便具有足够的加冷水空间。
确定混凝土拌和料的预冷组合方式
坝体砼预冷采用预冷骨料+冷水相结合的预冷方式。
对坝砼，分别计算了下列几种预冷措施工况下的出机口温度，列于表3-3中.
（1）砂的含水率6%以内，适量6-8℃冷水；粗骨料不预冷。
（2）砂的含水率6%以内，适量6-8℃冷水，粗骨料冷到8-10℃（采用冷水浇筑灌）。
（3）砂的含水率6%，适量6-8℃冷水，粗骨料冷到10-16℃（采用冷水浇筑灌）。
表3-3中砂子含水率在6%以内，根据实测如超出含水率6%时，稍调整，预冷方式是预冷骨料与加冷水拌和相结合的措施。表3-4中列出了各月砼预冷组合的一种方式，具体操作时可根据当时气温及砂子含水率情况参考选择，并以达到规定的出机口温度为准。
表3-3 几种砼预冷工况组合的理论出机口温度 单位：℃
| 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
1 | C9015 | 16.8 | 19 | 20.9 | 21.8 | 21.4 | 20 | 16.9 |
2 | C9015 | 13.2 | 14.1 | 15 | 15.3 | 15.2 | 14.6 | 13.2 |
3 | C9015 | 15.4 | 16.3 | 17.2 | 17.5 | 17.3 | 16.8 | 15.4 |
表3-4 各月砼预冷方式
月份 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |||||||
部位 | 约束区 | 非约束区 | 约束区 | 非约束区 | 约束区 | 非约束区 | 约束区 | 非约束区 | 约束区 | 非约束区 | 约束区 | 非约束区 | 约束区 | 非约束区 |
预冷组合工况 | 工况1 | 工况1 | 工况1 | 工况1 | 工况3 | 工况2或3 | 工况2或3 | 工况2或3 | 工况2或3 | 工况2或3 | 工况2或3 | 工况2或3 | 工况1 | 工况1 |
3.2 加强预冷砼的覆盖保冷，防止温度倒灌
（1）运输工具要有遮阳保冷设施，可用保温被围裹后，用铁丝扎紧，顶面亦用保温被覆盖保冷。
（2）砼卸入仓内后，要求在最短时间内完成平仓震捣作业，之后立即用保温材料覆盖，直至砼初凝后或待砼内温度上升到环境温度后再打开散热。仓面内的保温材料选用1cm厚高压聚苯乙烯泡沫塑料。砼从仓到覆盖保冷材料的时间要求在1小时内完成。具体保温被的厚薄根据实测温度值确定，原则上温度回升率不得大于0.25。
3.3 仓面进行喷雾降低环境温度
在6、7、8三个月高温季节，要在浇筑仓面四周进行喷雾，一方面可降低仓面温度，防止温度倒灌，另一方面可增加仓内相对湿度，防止砼假凝干裂，喷雾装置可自行加工，亦可采购成品，据相似工程经验，采用仓面喷雾可降低仓内气温3~4℃。
3.4 加强砼表面养护
砼表面养护范围包括各坝段上、下游永久暴露面；各坝段左右侧面、水平面；孔的侧面、水平面等。
表面要求养护如下：砼养护采用河水；混凝土浇筑完毕6h-11h内即开始对其表面进行洒水养护，早期要避免太阳光暴晒，表面用保冷材料覆盖。
上下游永久暴露面采用φ25mm塑料管，每隔20cm战φ1mm左右小孔，挂在大模板支腿上，孔口对折砼壁面通水养护。通水量15L/min水管随模板的上升而上升。要求白天实行不间断的流水养护。坝块左右侧面的养护同上下游面。
对于雨天的养护，当雨天持续时间超过半个小时，要停止各坝块养护工作：雨停后1小时内恢复养护。养护时间要求控制在14~28天结束。
3.5 6、7、8三个月高温季节尽可能利用一天中温度较低的早、晚及夜间浇筑基础约束区砼，午后高温时不浇。为加快上层砼覆盖时间，在高温季节浇筑大仓号（尤其是约束区仓号）时，采用台阶法。
4 测温
认真做好砼生产、浇筑及各期冷却温度的观测记录工作，是调整和优化温控措施，降低温控技术、提高温控效果的必要手段，现场真实、及时地记录有关温度资料。每4h测量一次混凝土原材料的温度、混凝土出机口温度，混凝土浇筑温度每100㎡仓面面积应不少于1个测点，每一浇筑层应不少于3个测点，测点均匀分布浇筑层面上。
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