糯扎渡水电站溢洪道底板抗冲磨防空蚀混凝土温控与防裂施工技术

魏 宏， 彭 欣， 苟万康

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川成都 610081)

1 工程概述

糯扎渡水电站溢洪道泄槽段由左、中、右三槽组成，其溢洪道泄槽段工程抗冲磨防空蚀混凝土(C18055)约15万 m3，占泄槽段混凝土总量的44%。底板衬砌厚度为:缓槽段0.8 m，23%陡槽段为1 m。底板浇筑块尺寸最大为120 m×15 m(长×宽)，坝区多年平均气温21.7℃，极端最高气温40.7℃，极端最低气温1℃，年平均降雨量1 047.6 mm，平均湿度76%。

2 温控标准及要求

溢洪道底板温控技术标准见表1～3。

表1 温控标准表

表2 混凝土内部温度控制标准表

表3 保温保湿标准表

3 温控技术措施

3.1 混凝土原材料的选用及施工配合比

对于抗冲磨防空蚀混凝土配合比的选择非常重要。因胶凝材料掺量较大，产生的水化热较高，混凝土初期内外温差也可能较大，产生的裂缝可能也会增加。为控制混凝土裂缝的产生，要对各种原材料种类、掺量做配合比试验，选择最优配合比。

水泥要选用自身水化热小的品种，包括中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥。但低热硅酸盐水泥的早期强度偏低，生产厂家也较少，所以，选择中热水泥(P·MH 42.5)适应性可以更普遍。

粉煤灰可以部分替代水泥用量，减小水化热，能明显改善混凝土拌和物的和易性，减少混凝土的泌水率，所以，要尽量加大粉煤灰的掺量，且需选择Ⅰ级粉煤灰，但要保证混凝土的强度等各项性能指标满足要求。经过试验证实，掺量控制在20%较为合适。

聚丙烯纤维能有效抑制混凝土塑性收缩开裂，纤维在混凝土中相互搭接、牵连，阻碍了混凝土内部裂缝的扩展、连通贯穿，牵制了水泥块从基体中剥落。同时，纤维的掺入也改善了水泥石的性质，使水泥石更加坚固密实，水泥石和骨料之间的界面黏结力增强，从而显著提高了混凝土的抗冲磨能力。根据对C18055聚丙烯纤维抗冲磨混凝土进行试验，聚丙烯纤维按设计要求0.9 kg/m3的掺量，选择三个厂家样品进行了试验对比。

由于混凝土掺入聚丙烯纤维后，需水量比常规混凝土增大，因此，需使用高性能减水剂来调节需水量，同时，也可以改善混凝土的和易性，减小混凝土坍落度损失。随着高性能混凝土技术的发展，特别是今后混凝土不但性能要高，而且必须向着绿色的、与环境和谐相处的可持续发展方向发展。而第三代聚羧酸系减水剂的出现，其具有本身与环境友好且掺量低、减水率高、坍落度保持好等特点，在国内外已得到了普遍的认可，在高性能混凝土中具有不可替代的优势。所以，在抗冲磨防空蚀混凝土中优先选用聚羧酸高性能减水剂，C55聚丙烯纤维抗冲磨混凝土其掺量在0.6% ～1.2%左右。由于掺量大于1%时混凝土出现泌浆和板结现象，经过试验确定将其掺量控制在0.9%较为合适。

为减少胶凝材料的用量，在施工过程中应尽量选用低坍落度和多级配的配合比，但也要考虑在实际使用中便于施工。为满足溢洪道后期运行要求，经过总结，对于C55聚丙烯纤维抗冲磨混凝土，二级配坍落度应控制在5～7 cm，尽量按下限控制，水胶比控制在0.35～0.4，现场试验采用的水胶比为0.38。

另外，控制混凝土的出机口和浇筑温度也是减少裂缝的有效措施。出机口温度要控制在10℃左右。聚丙烯纤维混凝土黏度大，因此其混凝土搅拌时间要比普通混凝土加长，强制搅拌机时不小于120 s。

3.2 施工过程工艺控制

在混凝土配合比满足设计要求的前提下，控制混凝土温控的关键在于施工过程中采取措施。

(1)混凝土原材料的生产。

在混凝土原材料生产方面，建立了完善的组织管理机构，制定了骨料检测的各项技术指标和配套措施。砂的含水率控制在≤6%。当含水率变化超过±0.5%时，即调整混凝土拌和的用水量;定时检测(每班一次)砂的细度模数，为调整混凝土配合比提供依据;当砂的细度模数变化值超过±0.2时，调整混凝土配合比。现场生产骨料主要控制超逊径和各级石子表面含水，定期检测成品骨料颗粒级配含量情况，为调整混凝土配合比提供依据。

(2)混凝土拌合。

在配合比满足设计确定的条件下，混凝土拌合物的均一性主要受混凝土拌合时间的影响，而均一性又直接决定了拌合物是否具备良好的和易性。施工过程中，我局按照《水工混凝土试验规程》中拌合物拌合均一性的实验方法进行了多组试验予以验证以确定混凝土的拌合时间。聚丙烯纤维混凝土黏度大，故混凝土搅拌时间要比普通混凝土加长，二级配强制搅拌机时不小于120 s。

(3)出机口温度控制。

通过对骨料进行二次风冷，采取加冰或加制冷水拌和混凝土，以控制混凝土出机口温度不大于10℃。

(4)浇筑温度控制。

运输混凝土的工具必须有隔热遮阳措施，以缩短混凝土的暴晒时间。尽可能利用早、晚或夜间气温较低的时段进行浇筑，加快混凝土入仓覆盖速度，缩短混凝土浇筑时间。高温时段浇筑时，进行仓面喷雾，使仓面始终保持湿润，以降低仓面环境温度。喷雾时水分不得过量，要求将雾滴直径控制在40～80 μm，防止混凝土表面泛出水泥浆液，以控制浇筑温度不大于15℃。

(5)混凝土内部通水冷却。

在抗冲磨混凝土内埋设冷却水管进行通水冷却，冷却水管使用外径不小于25 mm的金属管。底板抗冲耐磨水管水平间距为1 m，垂直方向铺设一层水管，边墙及中隔墙抗冲磨混凝土水管间距按1.5 m×1.5 m(水平×垂直)控制。单根水管的长度不得大于250 m，除非仓号浇筑块长大于100 m;单根水管长度可按300 m控制，且在同一仓面布置多条水管时，各条水管的长度基本一致。冷却水管距周边、缝面距离按1 m控制，水管不允许穿过各种缝和孔洞。冷却蛇形管进出口处管口外露长度不得小于20 cm，并对管口妥善保护，防止堵塞。混凝土下料时即开始通水冷却，通水连续进行。在前5 d，水管水流流向每12 h改变一次，5 d后，流向每24 h改变一次。

混凝土浇筑温度不大于15℃，4～10月二级配混凝土浇筑时，将冷却水进水温度控制在12℃ ～14℃，1～5 d通 水 流 量 控 制 在1.2～1.5 m3/h，每天最大降温速率不超过1℃，5 d后通水流量控制在0.5～1.2 m3/h，每天最大降温速率不超过0.5℃。通水冷却结束，温度控制在24℃ ～26℃;若混凝土浇筑温度不大于15℃，11～次年3月二级配混凝土浇筑时，将冷却水进水温度控制在14℃ ～16℃，1～5 d通水流量控制在1.2～1.5 m3/h，每天最大降温速率不超过1℃，5天后通水流量控制在 0.5 ～1.2 m3/h，每天最大降温速率不超过0.5℃，通水冷却结束，温度控制在24℃ ～26℃。

冷却蛇形管进口水温与混凝土温度之差不得大于25℃。对支管及冷却蛇形管编号标识作详细记录，通水冷却过程对通水情况进行记录。

(6)温控监测。

①温度监测程序。

温度监测项目包括:出机口温度监测、入仓及浇筑温度监测、冷却水进出水温度监测(含流量监测)、混凝土表面温度监测、混凝土内部温度监测。混凝土原材料的温度、出机口温度和仓内气温和大气温度均使用电子温度计测量。基岩内温度计的埋入深度为表面以下30±1 cm;混凝土内部温度计埋入深度为距混凝土表面70±1 cm，混凝土表面温度计与面层钢筋捆绑在一起。所有温度计电缆均从侧模引出，不得从过流永久面引出。基岩内的温度计根据需要先期埋设，混凝土内、表面温度计在混凝土浇筑过程中埋设。混凝土浇筑温度测量每浇筑坯层、每100 m2仓面面积不少于1个测点，每个浇筑坯层应不少于3个测点，测点均匀分布在浇筑层面上，测量深度保持在5～10 cm之间。

②温度监测控制要点。

在混凝土浇筑过程中，每4 h检测1次混凝土原材料的温度、出机口温度和仓内气温、大气温度、入仓温度、浇筑温度，并做好相应的记录。冷却水进出水温度监测:严格按照温控及保温保湿专业指导书控制冷水流量及进水温度，通过调整流量以达到满足设计要求日降温速率的要求，同时通过过程动态控制，寻求其规律。现阶段监测频率按4 h一次控制。温度计埋设前，须检验其是否完好，埋设后在混凝土覆盖前进行初始数据监测，混凝土振捣0.5 h后进行第一次数据监测，以后每4 h进行一次数据采集。所有温度计数据采集时段为一个月。每一次混凝土内部温度监测数据都及时通报给施工技术部的相关人员，以适势调整通水冷却的相关参数。温度监检采用的检测设备均应先率定后使用;将玻璃棒类温度计误差控制在0.5℃以内，电子类温度计误差控制在0.3℃以内。气温骤降期间，增加温度观测次数，特别是在夜间。

3.3 混凝土保温保湿

(1)混凝土保温保湿。

混凝土养护对于混凝土强度增长及防止裂缝的产生尤为重要，故对混凝土一定要养护到位。

左右中隔墙、边墙及底板混凝土养护按两阶段进行:①春季。中隔墙、边墙先用养护剂进行养护，养护剂喷涂厚度为1～2 mm，后贴3 cm厚苯板进行保温。底板采用喷养护剂覆盖+3 cm厚苯板+保温卷材+盖塑料薄膜进行。②夏季。对混凝土收仓仓面及暴露的侧面均采用流水养护，其抗冲耐磨混凝土保水养护时间不少于180 d。

(2)注意事项。

①为保证全面做好混凝土养护工作，每班必须设专人穿着专用服装，对各已浇筑完的仓面进行日常养护。

②每仓混凝土应有明确的混凝土收仓时间和具体养护时段的标识，养护时段为不少于180 d，尽可能延长。

③夏季日常养护过程中，应经常检查各仓面混凝土表面的干湿状态，当发现有局部干燥部位时，需及时用水管进行喷水养护，确保混凝土表面始终处于湿润状态。

④春季经常检查保温材料与混凝土表面的粘贴情况，发现有脱离表面和起皱时及时整理平整。

⑤夏季养护期间间隔4 h进行养护水温及环境气温测试并做好相关记录，将养护水的水温与环境水温差控制在5℃左右;直接从江水中抽上来的水要经水池放置一段时间后再利用，以与环境湿度进行交换。

⑥当工地昼夜平均气温连续3 d低于5℃或最低气温低于－3℃时，应采取冬期施工措施;当工地昼夜平均气温高于30℃时，应采取夏期施工措施。

⑦混凝土拆模后，在混凝土强度达到设计强度75%以前且龄期达7 d前，新浇筑混凝土不得与流动水接触。

4 结语

通过制定一系列的混凝土温控措施并对施工各环节严格把关，溢洪道泄槽段抗冲磨防空蚀底板混凝土施工质量受控，外观质量得到业主、监理一致好评，到目前为止，底板尚未出现温度裂缝。