水利工程施工中混凝土温度控制研究

摘要:水利工程混凝土施工温度控制历来是工程施工难点和重点，长洲水利工程通过科学温度控制措施有效控制混凝土温度，充分保障了工程质量。现将以长洲水利工程为例对水利工程混凝土施工温度控制进行探讨，首先将对长洲水利工程概况和工程施工难点进行介绍，并在此基础上探讨工程混凝土施工中具体温度控制措施。

关键词:水利工程;混凝土;温度控制

1工程概况

长洲水利工程地处梧州市，采用混凝土重力坝。该水力工程坝长为530．80m、最大坝高49．60m、坝底最大宽度95．0m，大坝混凝土浇筑总量为58万m3。该工程所在地区为亚热带气候，不利于混凝土浇筑控制，工程坝址为花岗岩坝基，会对混凝土产生较大约束力。本工程施工存在以下难点:工程最大仓号790．0m2，单仓浇筑达2356．4m3;工程施工期间高温持续，并伴随频繁气温骤降;进水口具有较大钢筋制安量，需长时间停歇;过长制冷供水线路产生大量热损耗。

2混凝土温度控制措施

2．1科学选择材料

首先，使用低发热量水泥。实际中控制水泥水化热升温的关键措施就是降低水泥使用量和使用低发热水泥。多次实验对比后，本工程胶凝材料选择福建漳州广丰水泥厂产生的热硅酸盐水泥(P．O42．5)其次，外加剂掺加。掺加外加剂后混凝土和易性能够得到改善，混凝土水泥水化热显著降低，水泥出现水化热峰值时间被延缓，出现混凝土温度峰值时间被推迟，更加有利于混凝土温度控制的实现，同时也使得混凝土质量得到有效保证。该工程选择的减水剂和粉煤灰分别为福建建科院JM－Ⅱ高效缓凝减水剂和福建大唐电厂Ⅱ级粉煤灰。

2．2对混凝土配合比进行优化

首先，科学设置骨料级配，以获得骨料大小均匀的混凝土，使单位水泥用量降低。通过实验发现，增加混凝土级配可降低水泥使用量。所以本工程以三级配混凝土为主，钢筋密集、各结构物周边、孔洞使用一级配和二级配混凝土。其次，减小混凝土塌落度。实验发现，混凝土塌落度减小1cm，水泥用量就能够降低4～6kg。本工程多采用7～9cm、5～7cm塌落度混凝土，不易振捣部位(泵送混凝土、尾水椎管底部)选择塌落度较高混凝土。再次，水泥水化热发散速度和混凝土水灰有关，增大水灰比会增加水化热发散速度。所以，应当将混凝土水灰比尽量降低、依据实验和检测结果，本工程使用0．50～0．60水灰比混凝土。

2．3降低出机口温度

首先，控制预冷混凝土温度回升。仓面振捣会提升预冷混凝土温度，此时应采取措施进行防晒保温，将温度回升率控制在0．4以内。混凝土出机口温度和混凝土浇筑温度存在以下关系:T机=TP－0．4(Ta－TP)，其中T机为混凝土出机口温度、TP为混凝土浇筑温度、Ta当时气温。其次，控制风冷骨料。本工程中控制出机口温度的关键手段之一就是风冷骨料，所以采用的施工工艺为冰水加一、二次风冷骨料拌和混凝土，在该施工工艺中利用冷风封闭循环冷却拌和楼骨料出料仓和拌合系统调节料仓中的骨料，进而促进骨料温度下降。另外搅拌过程中将冰屑加入混凝土，在冰融化时热量能够被吸收，进而促进混凝土出机口温度降低。再次，检测混凝土生产系统温度。为实现对出机口混凝土温度的有效控制，应当对混凝土各原材料温度进行检测，包括骨料制冷前后、水泥、拌和水温温度等，以对材料存储、运输的保温防晒措施进行调整。

2．4运输中的防热遮晒

首先，进一步完善混凝土运输设备的构造，例如为防止混凝土因阳光直射升温，在车厢上设置遮阳棚。具体实施中可用钢管在车辆两边焊接支架，用滑环将防雨棚和钢架连接，拌合楼接料后滑动滑环打开遮阳棚，卸料后关闭遮阳棚。其次，冲击降温混凝土运输车。进行楼受料拌合前，使用冷水冲洗车厢外侧已达到降温目的，防止混凝土因阳光被车辆吸收而升温。再次，降低混凝土倒运次数和运输距离。对混凝土运输路线和过程进行科学规划，尽量减小混凝土运输距离，同时合理设置混凝土倒运次数，避免因路线过程过倒运次数过多而造成的混凝土温度升高。

2．5控制浇筑温度

首先，对仓号内外部环境温度进行控制。将喷雾设施安装在仓号内，并依据需要开展喷雾操作，在雾化气体凝结过程中大量热量会被吸收，进而促进仓号内温度降低，以形成对混凝土建筑温度倒灌的控制。其次，对混凝土浇筑温度和入仓温度进行控制。实验表明减小混凝土浇筑温度，能够促进混凝土最高温升降低，进而促进初凝时间延长，最终是混凝土现场质量控制和混凝土浇筑性能得到改善。本工程依据本工程温度控制要求和工程实际情况，本工程确定了不同时间不同部位的温度控制值。再次，提升入仓浇筑速度。在夏季进行混凝土浇筑容易发生温度倒灌，如果混凝土浇筑连续性不够，就会造成局部初凝，甚至会出现施工冷缝问题，进而对结构物耐久性和整体性造成影响。为避免因温度倒灌而出现的冷缝，应当对混凝土浇筑施工方案进行优化，对资源进行合理配置，促进混凝土平仓振捣、吊运、运输速度提升。强化施工缝面振捣。实际中出现混凝土层面裂缝的重要原因之一就是新老混凝土面未有效接合，所以施工时应有效处理新老混凝土施工封面。

2．6混凝土养护

在强烈光照和高温下，混凝土表面水分会迅速增发，混凝土表面干缩裂缝就会增加，所以应当采取相应的混凝土养护措施。首先，水平面混凝土养护。混凝土浇筑完成6～18h后，混凝土进入初凝状态，此时应当通过人工洒水进行混凝土表面养护，同时应当注意未初凝混凝土面不可流入水，避免混凝土稀释的发生。其次，永久面养护。混凝土拆模后进行洒水养护，日间养护采用不间断水流，夜间养护使用间断水流(养护和保持湿润交替进行)。阴雨天气将水管关闭。最后，侧面养护。侧面养护仍采用人工洒水方式，养护时间应当大于30d直至覆盖。

2．7人工冷却

水泥水化热可产生70℃的最高温升，相应的温度可超过80℃。大体积混凝土内部要想符合设计温控要求，就需要使用人工制冷措施。依据工程设计，本工程冷却水管选择黑铁管，人工通水包括前期冷却、后期冷却。首先，利用前期冷却降低新浇筑混凝土水化热温升。冷却水管依据蛇形布置，水平距离为1．5m、垂直距离为2m，通水冷却应当在浇筑开始后4h内进行，前期冷却时间应当控制在40d以上，该阶段混凝土最高温升不应超过37℃。其次，增加水管层次或降低水管间距。施工过程中浇筑2m层时，可缩小冷却水管间距或将塑料冷却水管加入到层中间进行初冷。再次，后期冷却。该阶段可使用河水，冷却需连续进行45d以上，同时进行闷管检查测温，当满足该浇块准稳定温度即可停止。

2．8布置防裂钢筋

为实现施工整体的有效控制，对于因布置机械或调整高差而出现长间歇期的部位，可在试验和论证后将Φ28@20防裂钢筋布置于该仓号周边部位，为限制裂缝发生或预防裂缝布置时应长短相间。本工程仓号在加设防裂钢筋后，均未出现裂缝。

2．9低温季节外露面保温

气温降低会造成新浇筑混凝土毛细管和孔隙水分冻结，这个过程中会出现体积膨胀，进而损害混凝土结构，最终对混凝土耐久性和强度产生影响。低温环境进行混凝土浇筑，在较大内外温差作用下混凝土表面会有裂缝产生。正常温度养护后混凝土能够产生一定强度，此后低温环境不会破坏其结构。所以，混凝土早期受冻预防是一项非常重要的工作。首先，11月至次年2月进行永久暴露面浇筑，应当用保温被覆盖浇完拆模混凝土表面。混凝土浇筑如果在3月～10月进行，那么需要11月处进行保温材料覆盖和悬挂。其次，如果日气温在3d内持续下降6℃以上时，应当用聚乙烯片材覆盖30d龄期混凝土。对保温被无法覆盖度地方(如钢管预留槽部位)，使用草袋子进行覆盖。再次，在10月末封堵进水口、廊道等部位，并用保温灯照射孔口。最后，如发生气温骤降，则应当将拆模时间推迟，并使用保温材料覆盖混凝土表面。

3结语

依据长洲水利工程成功施工经验可知，水利工程混凝土温度控制是一项长期而系统的工作，只有有效完成各阶段控制工作才能够保证工程质量。所以水利工程人员应当充分借鉴长洲水利工程混凝土温度控制经验，并依据工程实际要求和具体情况开展温度控制工作，只有这样才能够有效控制温度裂缝，提升工程施工水平。

作者:陈飞 单位:贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司

参考文献:

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