严寒地区越冬期混凝土表面各部位的最低温度探究

路强

（水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

严寒地区越冬期混凝土表面各部位的最低温度探究

路强

（水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

对于严寒地区极端气候条件下，混凝土的冬季保温具有重要意义。衡量混凝土保温效果的关键是越冬期间混凝土表面最低温度控制在允许范围之内，评判混凝土冬季保温效果的关键是控制混凝土的表面及棱角的最低温度。通过试验表明，最低温度实测值往往高于理论估算值，理论计算值结果偏于保守，特别是在棱角部位，因此，在选取保温材料的厚度时可适当放宽。［关键词］严寒地区；实验墩；混凝土；表面；棱角；最低温度

1　工程概况

枢纽由碾压混凝土重力坝、1号副坝、2号副坝、溢流表孔、泄洪中孔、放水底孔、发电引水系统、发电厂房等建筑物组成，挡水建筑物主坝为全断面碾压混凝土重力坝，最大坝高121.5 m，主坝全长1 570 m。

枢纽地处高纬度严寒干燥地区，冬季严寒，年温差、日温差较大，气象和气候条件都十分恶劣。多年平均气温2.7℃，极端最高气温40.1℃，极端最低气温-49.8℃，昼夜温差平均12.8～16.2℃。气候干燥，多年平均蒸发量为多年平均降水量的10倍左右，多年平均风速1.8 m/s，最大风速25 m/s，最大积雪厚度75 cm，最大冻土深175 cm。

2　最低温度预测

在严寒地区施工条件与一般温和地区不同，水工混凝土的施工期一般为每年4月初至10月末，其余时间则停止混凝土施工。这种冬季长时间间歇式施工方式，对于严寒地区极端气候条件下，混凝土的冬季保温具有重要意义。衡量混凝土保温效果的关键是越冬期间混凝土表面最低温度控制在允许范围之内，评判混凝土冬季保温效果的关键是控制混凝土的表面及棱角的最低温度。

在实际的工程运用中，往往由于资料的匮乏，理论上确定最低温度非常困难，枢纽技术组根据参考文献［1］中相关越冬期间的混凝土最低温度的计算方法，通过计算分析预测在极端严寒天气情况下表面温度的最低值。

枢纽技术组在工地现场设置两个实验墩，1号实验墩粘贴8 cm厚的XPS板进行保温，2号实验墩刷上8 cm厚的聚氨酯进行保温，气温的降幅为25℃和30℃。由于混凝土表面和棱角的最低温度与越冬期间的气温降幅成正比关系，可简单预测1号实验墩混凝土表面及棱角部位最低温度，预测结果列于表1。

表1　混凝土（贴8 cm厚XPS板）表面及棱角最低温度的预测成果℃

3　最低温度分析

1号实验墩和2号实验墩2006年、2007年越冬期间实测最低温度列于表2，3。实测最低温度与估算值对比见表4。

以上实测成果表明：

1）棱角处混凝土温度同表面中心处混凝土温度的变化趋势一致，但由于1号、2号实验墩所使用的保温材料不同，棱角处温度下降速度略有不同。受气温影响，棱角处混凝土温度同表面中心温差在冬季最大。

2）1号实验墩在2006年越冬期间，东侧三向棱角最低温度为-6.6℃，日最大降幅为1.04℃，与东侧表面中心最大温差为5.55℃；西侧三向棱角最低温度为-6.2℃，日最大降幅为0.94℃，与西侧表面中心最大温差为4.97℃；东西测表面中心最低温度分别为-4.09℃和-4.37℃，滞后于棱角最低温度约6 d。2007年越冬期间东侧三向棱角最低温度为-10.96℃，日最大降幅为1.2℃，与东侧表面中心最大温差为5.77℃；西侧三向棱角最低温度为-10.62℃，日最大降幅为1.09℃，与西侧表面中心最大温差为5.38℃；东西测表面中心最低温度分别为-6.73℃和-6.45℃，滞后于棱角最低温度约1 d。

表2　实验墩东西南北侧表面最低温度　℃

表3　实验墩顶表面最低温度　　℃

表4　实验墩表面及棱角实测最低温度与估算值对比

3）2号实验墩在2006年越冬期间，东侧三向棱角最低温度为-3.74℃，日最大降幅为1.07℃，与东侧表面中心最大温差为7.98℃；西侧三向棱角最低温度为-5.19℃，日最大降幅为0.97℃，与西侧表面中心最大温差为6.4℃；东西测表面中心最低温度分别为-0.11℃和-1.54℃，滞后于棱角最低温度约6 d。2007年越冬期间东侧三向棱角最低温度为-8.39℃，日最大降幅为1.57℃，与东侧表面中心最大温差为8.96℃；西侧三向棱角最低温度为-9.76℃，日最大降幅为1.58℃，与西侧表面中心最大温差为7.57℃；东西测表面中心最低温度分别为-3.78℃和-1.98℃，滞后于棱角最低温度约10 d。

4）2006年由于初始温度影响的因素存在，1号和2号实验墩表面及棱角最低温度的实测值和理论计算值得差值较大，随着初始温度影响逐渐消失，2007年1号和2号实验墩表面及棱角最低温度的实测统计值和理论计算值的差值较小。

4　结语

通过以上试验，说明经过保温之后的混凝土表面中心点和双向棱角处的温度较未保温的有很大提高，对于混凝土表面最低温度的理论计算，实测值往往高于理论估算值，理论计算值结果偏于保守，特别是在棱角部位，因此，在选取保温材料的厚度时可适当放宽。

［1］朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制［M］.北京：中国电力出版社，2003.

TV431；TV52+1

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2015-05-12