水电站大坝混凝土的温度控制

新疆乌鲁木齐葛洲坝新疆工程局（有限公司） 何玉平

水电站大坝混凝土的温度控制

新疆乌鲁木齐葛洲坝新疆工程局（有限公司） 何玉平

一、工程概况

本文，笔者以某水力发电站为例。该水力发电站属于大型的工程，以发电为主，兼有防洪、养殖、旅游和畦灌等综合效益，蓄水库具备相对的调节能力。蓄水库仓容为149.14×108m3，电站装机容积为6×700MW。大坝由43个坝段及左岸坝肩推力墩组成，以22#、23#坝段横缝为界,分为左、右岸两个标段。本标为左岸大坝标，施工范围为23#～43#坝段及局部水垫塘水泥浇筑。

二、大坝混凝土温度控制问题

该水力发电站大坝为水泥拱坝，鉴于工期紧以及施工强度高的特点，其温控要求也相当严格。大坝水泥在温控方面的困难程度表现在以下几方面。

1. 大坝水泥使用的是C18045、C18040，水泥强度高，水泥的无上温度较难控制，特别是在高温季节施工时。

2. 由于二期冷却在水泥的短龄期内，而水泥内士敏土水合热没有绝对开释，加上拱坝边坡陡峻，容易发生横缝压缝现象。这为二期冷却带来了很大的困难。

3. 大坝工程所处地区的昼夜温差较大，新浇水泥外表较易受外界空气温度变动影响，进而导致开裂。

4. 舱面使用的是平层法浇筑，水泥显露时间较长，水泥浇筑时，舱面温升较难控制。

三、大坝混凝土温控分区

该工程的大坝水泥分为基础强约束区、基础弱约束区和非约束区三类。强约束区为h=（0～0.2）L内的混凝土，弱约束区为（0.2～0.4）L内的混凝土，非约束区为0.4L以上的混凝土，其中L为坝块基础长边的长度。依据施工总进程规划安置及温控标准要求，经温控计算剖析基础强弱约束区水泥全年需求预冷水泥。非基础强弱约束区的水泥浇筑除12月、1月可以天然入仓外，剩下月份均需使用预冷水泥。上部3m层厚浇筑层采取开始的冷却处理办法，控制水泥无上温度，以满足预设的要求。

四、大坝混凝土温控处理办法

1. 合理安排施工顺序。因为在大坝水泥施工时，对于基础约束区水泥、底孔、中孔和表孔等结构部位，在预设规定的间歇期内平均升涨，薄层长间歇没有显露出来，而剩下部位基本做到短时间内平均升涨，要扼制整个大坝无上与最低坝段高差不大于30m。对于基础约束区水泥施工，尽量在10月至次年3月温度较低时候浇筑，对各环节的温控效果进行严格控制。

2. 优化配比。预设浇筑大坝水泥前，先对混凝土施工配比进行相关的优化预设。水泥施工中采取合理的处理办法来优化水泥的配比，保障水泥的极限拉伸值（或抗拉强度）、施工匀质性指标及强度保障率。

3. 降低出机口温度和浇筑温度。

（1）控制出机口温度。降低水泥出机口温度，将水泥从机口至舱面遮盖前水泥温度回升系数控制在0.25以内。

（2）水泥运送过程温度的控制。为了有效地减低水泥在运送过程中的温度回升，可以在施工中增强管理，并加快水泥的入仓速度，以减少运送过程中的温度回升。

（3）水泥浇筑过程中温度的控制。为了有效地减少预冷水泥的温度回升，在高温下浇筑水泥要在舱面喷雾，以降低舱面温度。同时，优选施工设施，尽可能地使用机械化操作，严格控制水泥运送时间和舱面浇筑坯遮盖前的显露时间，加快水泥入仓速度和遮盖速度，降低水泥浇筑温度，以此降低坝体无上温度。

4. 水泥浇筑分层及层间间歇的控制。

（1）水泥分层浇筑。浇筑层厚依据温控、结构和立模等条件进行选定，对于大坝河槽坝段基础强约束区浇筑层厚，4月至9月半大于1.0m，10月至翌年3月半大于1.5m，弱约束区浇筑层厚1.5m，非约束区浇筑层厚大多为1.5～3.0m。而对于埋件、钢筋密布的孔口部位，鉴于浇筑3.0m层厚存在温控及施工艰难情况，采取一次立模两次浇筑形式进行施工，每次浇筑1.5m。

（2）水泥层间歇期控制。对水泥层间歇期进行控制，使其不过短也不过长，对于1.0m层厚，层间间歇5d左右；对于1.5m层厚，层间间歇一般为7d左右；对于3.0m层厚，层间间歇为7～10d。

五、大坝水泥温度控制的计算

1. 水泥出机口温度和浇筑温度的计算。

（1）在运送过程中，存在搅拌楼转料和往吊罐转料，共转料两次，水泥运送时间一般取平均值为30min，可以根据以下公式进行相关的计算：

式中，TB，P为水泥入仓温度，T0为水泥出机口温度，Ta为水泥运送过程的空气温度。

（2）水泥的浇筑温度。其计算公式为：

式中，TP为水泥浇筑温度，TB，P是浇筑平仓振捣到上层遮盖前的所有时间，以120min为宜。通过计算，若舱面在喷雾的背景下，比外界空气温度低5℃。在高温季节，水泥的浇筑背景主要在6月，其均匀背景温度为18.5℃，浇筑温度分别为约束区12.9℃、非约束区14.8℃，基本满足预设要求。显然，其他月份也能满足预设要求。

（3）性能使得运送量遭受影响。通过对天然气、煤气管道内壁施行涂层，可以有效减少因年久失修导致的沉淀物增加的现象，对于彻底整理管道具备一定的匡助效用，能够很好地减少环境污染。通过减少管道内的沉淀物，可以减少管道的维修量，延长管道的运用时间，对于各类阀门及管件的使用时间的延长也有一定的推动效用。

2. 水泥内里无上温度计算。水泥内里无上温度计算取值：外界温度取月平均空气温度、养护水取月平均水温，冷却通水的水温取10℃，冷却水管长度为300m，冷却水管1.0m（浇筑层厚）×1.5m（水准间距）、1.5m（水准间距）×1.5m（浇筑层厚）、2.0m（浇筑层厚）×1.5m（水准间距）。本工程按《水泥拱坝预设规范》中相关要求进行计算，其天然散热时采用单向差分法计算。

六、结论

计算结果表明，大坝水泥所采取的水泥控制处理办法可以很好地满足设计要求，对于保证大坝浇筑质量具有重要作用，为同类工程的温控施工提供了参考。