探討水利工程施工中混凝土溫度控制論文
1 工程概況
長(zhǎng)洲水利工程地處梧州市，采用混凝土重力壩。該水力工程壩長(zhǎng)為530.80m、最大壩高49.60m、壩底最大寬度95.0m，大壩混凝土澆筑總量為58萬(wàn)m3。該工程所在地區(qū)為亞熱帶氣候，不利于混凝土澆筑控制，工程壩址為花崗巖壩基，會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生較大約束力。本工程施工存在以下難點(diǎn):工程最大倉(cāng)號(hào)790.0m2，單倉(cāng)澆筑達(dá)2356.4m3 ;工程施工期間高溫持續(xù)，并伴隨頻繁氣溫驟降;進(jìn)水口具有較大鋼筋制安量，需長(zhǎng)時(shí)間停歇; 過(guò)長(zhǎng)制冷供水線路產(chǎn)生大量熱損耗。
2 混凝土溫度控制措施
2. 1 科學(xué)選擇材料
首先，使用低發(fā)熱量水泥。實(shí)際中控制水泥水化熱升溫的關(guān)鍵措施就是降低水泥使用量和使用低發(fā)熱水泥。多次實(shí)驗(yàn)對(duì)比后，本工程膠凝材料選擇福建漳州廣豐水泥廠產(chǎn)生的熱硅酸鹽水泥(P.O42.5)其次，外加劑摻加。摻加外加劑后混凝土和易性能夠得到改善，混凝土水泥水化熱顯著降低，水泥出現(xiàn)水化熱峰值時(shí)間被延緩，出現(xiàn)混凝土溫度峰值時(shí)間被推遲，更加有利于混凝土溫度控制的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也使得混凝土質(zhì)量得到有效保證。該工程選擇的減水劑和粉煤灰分別為福建建科院JM-Ⅱ高效緩凝減水劑和福建大唐電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰。
2. 2 對(duì)混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化
首先，科學(xué)設(shè)置骨料級(jí)配，以獲得骨料大小均勻的混凝土，使單位水泥用量降低。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，增加混凝土級(jí)配可降低水泥使用量。所以本工程以三級(jí)配混凝土為主，鋼筋密集、各結(jié)構(gòu)物周邊、孔洞使用一級(jí)配和二級(jí)配混凝土。其次，減小混凝土塌落度。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，混凝土塌落度減小1 cm，水泥用量就能夠降低4～6kg。本工程多采用7～9cm、5～7cm 塌落度混凝土，不易振搗部位( 泵送混凝土、尾水椎管底部) 選擇塌落度較高混凝土。再次，水泥水化熱發(fā)散速度和混凝土水灰有關(guān)，增大水灰比會(huì)增加水化熱發(fā)散速度。所以，應(yīng)當(dāng)將混凝土水灰比盡量降低、依據(jù)實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)結(jié)果，本工程使用0.50～0.60水灰比混凝土。
2. 3 降低出機(jī)口溫度
首先，控制預(yù)冷混凝土溫度回升。倉(cāng)面振搗會(huì)提升預(yù)冷混凝土溫度，此時(shí)應(yīng)采取措施進(jìn)行防曬保溫，將溫度回升率控制在0.4以內(nèi)�；炷脸鰴C(jī)口溫度和混凝土澆筑溫度存在以下關(guān)系: T機(jī)=TP-0.4(Ta-TP) ，其中T機(jī)為混凝土出機(jī)口溫度、TP為混凝土澆筑溫度、Ta當(dāng)時(shí)氣溫。其次，控制風(fēng)冷骨料。本工程中控制出機(jī)口溫度的關(guān)鍵手段之一就是風(fēng)冷骨料，所以采用的施工工藝為冰水加一、二次風(fēng)冷骨料拌和混凝土，在該施工工藝中利用冷風(fēng)封閉循環(huán)冷卻拌和樓骨料出料倉(cāng)和拌合系統(tǒng)調(diào)節(jié)料倉(cāng)中的骨料，進(jìn)而促進(jìn)骨料溫度下降。另外攪拌過(guò)程中將冰屑加入混凝土，在冰融化時(shí)熱量能夠被吸收，進(jìn)而促進(jìn)混凝土出機(jī)口溫度降低。再次，檢測(cè)混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)溫度。為實(shí)現(xiàn)對(duì)出機(jī)口混凝土溫度的'有效控制，應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土各原材料溫度進(jìn)行檢測(cè)，包括骨料制冷前后、水泥、拌和水溫溫度等，以對(duì)材料存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)谋胤罆翊胧┻M(jìn)行調(diào)整。
2. 4 運(yùn)輸中的防熱遮曬
首先，進(jìn)一步完善混凝土運(yùn)輸設(shè)備的構(gòu)造，例如為防止混凝土因陽(yáng)光直射升溫，在車廂上設(shè)置遮陽(yáng)棚。具體實(shí)施中可用鋼管在車輛兩邊焊接支架，用滑環(huán)將防雨棚和鋼架連接，拌合樓接料后滑動(dòng)滑環(huán)打開(kāi)遮陽(yáng)棚，卸料后關(guān)閉遮陽(yáng)棚。其次，沖擊降溫混凝土運(yùn)輸車。進(jìn)行樓受料拌合前，使用冷水沖洗車廂外側(cè)已達(dá)到降溫目的，防止混凝土因陽(yáng)光被車輛吸收而升溫。再次，降低混凝土倒運(yùn)次數(shù)和運(yùn)輸距離。對(duì)混凝土運(yùn)輸路線和過(guò)程進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，盡量減小混凝土運(yùn)輸距離，同時(shí)合理設(shè)置混凝土倒運(yùn)次數(shù)，避免因路線過(guò)程過(guò)倒運(yùn)次數(shù)過(guò)多而造成的混凝土溫度升高。
2. 5 控制澆筑溫度
首先，對(duì)倉(cāng)號(hào)內(nèi)外部環(huán)境溫度進(jìn)行控制。將噴霧設(shè)施安裝在倉(cāng)號(hào)內(nèi)，并依據(jù)需要開(kāi)展噴霧操作，在霧化氣體凝結(jié)過(guò)程中大量熱量會(huì)被吸收，進(jìn)而促進(jìn)倉(cāng)號(hào)內(nèi)溫度降低，以形成對(duì)混凝土建筑溫度倒灌的控制。其次，對(duì)混凝土澆筑溫度和入倉(cāng)溫度進(jìn)行控制。實(shí)驗(yàn)表明減小混凝土澆筑溫度，能夠促進(jìn)混凝土最高溫升降低，進(jìn)而促進(jìn)初凝時(shí)間延長(zhǎng)，最終是混凝土現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制和混凝土澆筑性能得到改善。本工程依據(jù)本工程溫度控制要求和工程實(shí)際情況，本工程確定了不同時(shí)間不同部位的溫度控制值。再次，提升入倉(cāng)澆筑速度。在夏季進(jìn)行混凝土澆筑容易發(fā)生溫度倒灌，如果混凝土澆筑連續(xù)性不夠，就會(huì)造成局部初凝，甚至?xí)霈F(xiàn)施工冷縫問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)結(jié)構(gòu)物耐久性和整體性造成影響。為避免因溫度倒灌而出現(xiàn)的冷縫，應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土澆筑施工方案進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)資源進(jìn)行合理配置，促進(jìn)混凝土平倉(cāng)振搗、吊運(yùn)、運(yùn)輸速度提升。強(qiáng)化施工縫面振搗。實(shí)際中出現(xiàn)混凝土層面裂縫的重要原因之一就是新老混凝土面未有效接合，所以施工時(shí)應(yīng)有效處理新老混凝土施工封面。
2. 6 混凝土養(yǎng)護(hù)
在強(qiáng)烈光照和高溫下，混凝土表面水分會(huì)迅速增發(fā)，混凝土表面干縮裂縫就會(huì)增加，所以應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的混凝土養(yǎng)護(hù)措施。首先，水平面混凝土養(yǎng)護(hù)。混凝土澆筑完成6～18h后，混凝土進(jìn)入初凝狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)當(dāng)通過(guò)人工灑水進(jìn)行混凝土表面養(yǎng)護(hù)，同時(shí)應(yīng)當(dāng)注意未初凝混凝土面不可流入水，避免混凝土稀釋的發(fā)生。其次，永久面養(yǎng)護(hù)�；炷敛鹉：筮M(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，日間養(yǎng)護(hù)采用不間斷水流，夜間養(yǎng)護(hù)使用間斷水流(養(yǎng)護(hù)和保持濕潤(rùn)交替進(jìn)行)。陰雨天氣將水管關(guān)閉。最后，側(cè)面養(yǎng)護(hù)。側(cè)面養(yǎng)護(hù)仍采用人工灑水方式，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)當(dāng)大于30d 直至覆蓋。
2. 7 人工冷卻
水泥水化熱可產(chǎn)生70℃的最高溫升，相應(yīng)的溫度可超過(guò)80℃。大體積混凝土內(nèi)部要想符合設(shè)計(jì)溫控要求，就需要使用人工制冷措施。依據(jù)工程設(shè)計(jì)，本工程冷卻水管選擇黑鐵管，人工通水包括前期冷卻、后期冷卻。首先，利用前期冷卻降低新澆筑混凝土水化熱溫升。冷卻水管依據(jù)蛇形布置，水平距離為1.5m、垂直距離為2m，通水冷卻應(yīng)當(dāng)在澆筑開(kāi)始后4h內(nèi)進(jìn)行，前期冷卻時(shí)間應(yīng)當(dāng)控制在40d以上，該階段混凝土最高溫升不應(yīng)超過(guò)37℃。其次，增加水管層次或降低水管間距。施工過(guò)程中澆筑2m層時(shí)，可縮小冷卻水管間距或?qū)⑺芰侠鋮s水管加入到層中間進(jìn)行初冷。再次，后期冷卻。該階段可使用河水，冷卻需連續(xù)進(jìn)行45d以上，同時(shí)進(jìn)行悶管檢查測(cè)溫，當(dāng)滿足該澆塊準(zhǔn)穩(wěn)定溫度即可停止。
2. 8 布置防裂鋼筋
為實(shí)現(xiàn)施工整體的有效控制，對(duì)于因布置機(jī)械或調(diào)整高差而出現(xiàn)長(zhǎng)間歇期的部位，可在試驗(yàn)和論證后將Φ28@20防裂鋼筋布置于該倉(cāng)號(hào)周邊部位，為限制裂縫發(fā)生或預(yù)防裂縫布置時(shí)應(yīng)長(zhǎng)短相間。本工程倉(cāng)號(hào)在加設(shè)防裂鋼筋后，均未出現(xiàn)裂縫。
2. 9 低溫季節(jié)外露面保溫
氣溫降低會(huì)造成新澆筑混凝土毛細(xì)管和孔隙水分凍結(jié)，這個(gè)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)體積膨脹，進(jìn)而損害混凝土結(jié)構(gòu)，最終對(duì)混凝土耐久性和強(qiáng)度產(chǎn)生影響。低溫環(huán)境進(jìn)行混凝土澆筑，在較大內(nèi)外溫差作用下混凝土表面會(huì)有裂縫產(chǎn)生。正常溫度養(yǎng)護(hù)后混凝土能夠產(chǎn)生一定強(qiáng)度，此后低溫環(huán)境不會(huì)破壞其結(jié)構(gòu)。所以，混凝土早期受凍預(yù)防是一項(xiàng)非常重要的工作。首先，11月至次年2月進(jìn)行永久暴露面澆筑，應(yīng)當(dāng)用保溫被覆蓋澆完拆�；炷帘砻�。混凝土澆筑如果在3月～10月進(jìn)行，那么需要11月處進(jìn)行保溫材料覆蓋和懸掛。其次，如果日氣溫在3d內(nèi)持續(xù)下降6℃以上時(shí)，應(yīng)當(dāng)用聚乙烯片材覆蓋30d齡期混凝土。對(duì)保溫被無(wú)法覆蓋度地方(如鋼管預(yù)留槽部位)，使用草袋子進(jìn)行覆蓋。再次，在10月末封堵進(jìn)水口、廊道等部位，并用保溫?zé)粽丈淇卓�。最后，如發(fā)生氣溫驟降，則應(yīng)當(dāng)將拆模時(shí)間推遲，并使用保溫材料覆蓋混凝土表面。
3 結(jié)語(yǔ)
依據(jù)長(zhǎng)洲水利工程成功施工經(jīng)驗(yàn)可知，水利工程混凝土溫度控制是一項(xiàng)長(zhǎng)期而系統(tǒng)的工作，只有有效完成各階段控制工作才能夠保證工程質(zhì)量。所以水利工程人員應(yīng)當(dāng)充分借鑒長(zhǎng)洲水利工程混凝土溫度控制經(jīng)驗(yàn)，并依據(jù)工程實(shí)際要求和具體情況開(kāi)展溫度控制工作，只有這樣才能夠有效控制溫度裂縫，提升工程施工水平。
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