永和水电站大坝混凝土高温季节施工裂缝防控措施

郭映娟

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

永和水电站大坝混凝土高温季节施工裂缝防控措施

郭映娟

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

永和水电站位于山西省沁源县郭道镇永和村东沁河一级支流紫红河上，是一座小型的水利水电枢纽工程。文中介绍了沁源永和水电站大坝混凝土在高温季节浇筑时，所采取的温控防裂措施，保证了大坝混凝土建筑质量。

大坝混凝土；高温；施工；裂缝防控；措施

1 工程概述

永和水电站位于山西省沁源县郭道镇永和村东沁河一级支流紫红河上，是一座具有供水、灌溉、发电等综合利用的小（Ⅰ）型水利水电枢纽工程。枢纽工程由挡水坝段、溢流坝段、放空排砂洞、坝后式水电站和引水发电洞组成。坝体是实体混凝土重力坝，最大坝高40 m，坝顶长388 m，坝顶宽8 m。坝体混凝土共计约28.2万m3，依据混凝土浇筑进度计划，高温季节筑混凝土方量为13万m3，日最大浇筑方量为1 000 m3。永和水电站的夏季最高温度为30℃，最低温度为7℃；历年平均湿度为64%；多年平均风速为1.8 m/s，最大风速16 m/s。

2 混凝土裂缝及成因

2.1 塑性收缩裂缝

影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有：水灰比、环境温度、湿度等。由于高温、湿度等的影响，浇筑初期混凝土的表面水分散失过快，毛细管中产生负压造成混凝土体积急剧收缩，而混凝土浇筑初期的的强度低不能抵抗本身收缩，将可能产生塑性收缩裂缝。

2.2 温度裂缝

温度裂缝容易产生在温差变化较大地区的混凝土结构中和大体积混凝土表面。大体积混凝土浇筑后的硬化过程中，水泥的大量水化热集中在混凝土内部，致使混凝土内部温度快速升高，而混凝土内外散热速度不同，使混凝土内外产生了较大温差。温差会造成混凝土内外胀缩不一，使混凝土外表产生拉应力。当混凝土拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝士表面就会产生裂缝。在昼夜气温变化较大的环境里，外界气温骤降，加大了混凝土内外温差，也会产生温度裂缝。

3 温控防裂措施

3.1 优化混凝土配合比

永和水电站大坝混凝土的种类较多，有C9020、C9030F150W4、C9025W6、C2820 和 C9015 埋石混凝土等11类，各类混凝土所在部位见图1。进行混凝土配合比试验时，在保证设计混凝土强度等级和抗渗抗冻等级的前提下，通过合理选择水化热低的水泥规格、适量掺入粉煤灰和混凝土外加剂等优化方案，降低了水泥水化热，延长了混凝土的凝结时间，推迟了水泥水化热的释放时段，由此控制浇筑成型混凝土的温升峰值。通过试配，最终确定沁源永和水电站大坝混凝土选定配合比，如表1。

图1 大坝剖面图

表1 大坝混凝土的标号、方量及配合比表

3.2 粗细骨料的选择与降温

碎石采用沁源当地石料厂生产的的二级配5～20 mm、20～40 mm碎石；砂子采用工程所在地生产的人工砂，砂率在40%～44%，细度模数2.80～3.00；粗细骨料中不能含有有机物，含泥量控制在1%以内。运输到工地堆料场的粗细骨料尽量堆高，高度不小于5 m。为防止阳光直射粗细骨料，在骨料堆放场的上方搭设黑色遮阳棚。在混凝土开盘前，及时掌握天气信息，依据天气情况，适时适量洒水喷雾来降低碎石温度。

3.3 水泥、粉煤灰的选择与降温

埋石混凝土中的水泥，采用卓越水泥有限公司“强晋”32.5矿渣水泥，粉煤灰采用长治市漳泽发电厂的Ⅱ粉煤灰。高温季节浇筑混凝土之前，预先与水泥生产企业积极沟通，要求严格控制运输到工地的水泥温度，并且要求运输水泥和粉煤灰的罐车，从装车到运输都要尽量避开高温时段，以晚上装运为宜。

3.4 水的降温

河水作为施工用水。将河水抽到混凝土搅拌站的水箱内，水箱外部用10 cm的聚苯乙烯泡沫板及棉被包裹严实。水箱内一般不存水，随用随抽，以保证水箱中的水温尽量低。

3.5 块石

埋石混凝土中的块石，与混凝土的粗骨料来源于同一料场，块石粒径30～50 mm。所有块石入仓前，需用高压水冲洗干净，并充分湿润保持到入仓。埋石率依据设计图纸应达到20%。

3.6 混凝土运输

随着蒙西电力公司电力营销体制改革的不断推进[7]，大营销大服务平台的建设和发展也逐步向各下级盟市供电企业延伸和下探，逐步推进电力营销由后台向前台的转变。同时，各供电企业也在电力营销方面进行了诸多改革，以营销管控系统为平台，充分发挥资源和数据优势，不断推陈出新，完善客户服务方式，改善供电服务水平，提高电力企业的经济效应。

采用自卸汽车运输混凝土。自卸汽车的四周贴隔热材料，车厢上部搭设滑动遮阳棚；并且在混凝土搅拌站前搭设遮阳棚，让等待装混凝土的自卸汽车停车时得到暂时降温。同时，加强现场调度指挥，协调好混凝土搅拌站的搅拌与仓内混凝土浇筑的供求平衡关系，确保自卸汽车装好混凝土后可以马上运输到现场入仓。严禁装载混凝土的车辆停在仓外进行长时间的等待。

3.7 混凝土浇筑时间和分层的选择

混凝土开盘尽量避开10:00至16:00高温时段。混凝土浇筑分层在最大满足大坝构筑物结构要求的情况下不要太厚。常态混凝土的每层浇筑厚度为1.44～2.75m，埋石混凝土的每层浇筑厚度为0.8～-2.0m。

3.8 混凝土浇筑与养护

混凝土入仓前，采取喷雾方法降低浇筑仓面气温，配备足够的混凝土工和6台插入式振动棒，两相邻振捣点的距离一般控制在1.5倍振捣作用半径。混凝土卸料后，迅速分区振捣，要防止重振和漏振，且每层的仓块要交错搭接。混凝土浇筑到仓面标高后，除去表面浮浆，安排专人找平；且为防止混凝土表面出现收缩裂缝，再用木抹进行二次收浆找平，然后再迅速用塑料布覆盖，防止混凝土暴晒，使其温度上升，以确保混凝土浇筑温度。混凝土浇筑完成6～18 h内终凝后，开始养护混凝土。水平混凝土的养护时间不少于28 d或至其上面混凝土浇筑覆盖为止，上下游立面混凝土养护到混凝土龄期，且使混凝土表面在养护期内始终保持湿润，当夜间气温较低时，可间断流水养护。平面混凝土表面用草袋、棉被覆盖，采取人工洒水养护，7 d以内的高温时段，每小时洒水一次；7 d以后的高温时段，每2 h洒水一次。对上下游坝面，采用悬挂有小孔的塑料管喷水养护，小孔间距为20～30cm。

3.9 坝体埋石混凝土C9015(Ⅴ区)埋设冷却循环水管

3.9.1 冷却循环水管的材质及布置

冷却循环水管采用内径为32 mm、壁厚4 mm的聚乙烯管，其材质除应满足给水用高密度聚乙烯管材相关国家标准要求外，还应具有较高的导热性能，其导热系数应不小于1.6 KJ/（m.h.℃）。冷却水管埋设位置根据埋石混凝土试验成果报告确定。每浇筑一层大坝混凝土，就在其中安设一层冷却循环水管，其位置在每层仓面以下20 cm左右。水管距上游C20混凝土和下游坝面均是1.5 m；水管距垂直坝轴线横缝面和坝内孔洞周边也均是1.5 m。冷却循环水管在水平平面内平行于大坝轴线成蛇形布置，其间距为1.5 m；采用Φ6 mm钢筋的U型卡固定冷却循环水管，U型卡间距不超过2.0 m。在右坝肩靠近上游位置坝顶高程处设一个大水箱，将该水箱中的冷却水通过Φ75mmPVC主管路送至水管三通，由三通接Φ75 mmPVC冷却水管内，冷却完的弃水流入下游水平主排水管内排走。冷却循环水管布置见图2。

3.9.2 测温温度计的埋设及测温

将温度计埋设在靠近混凝土仓面的长边中点附近，距离上下游5 m处各1支，每仓不少于2支。测温点深度为仓面以下10 cm。混凝土浇筑后，前4天每4 h测1次，第5天开始每天测1次，持续到第15天。浇筑混凝土时，除测量混凝土浇筑后14 d需要的混凝土浇筑温度、坝体冷却水的进出口温度和气温外，还需测量混凝土的出机口温度。如遇到气温骤降，增加温度观测次数。将每天测得的温度做及时记录、整理和分析计算。

图2 冷却循环水管布置图

3.9.3 通水冷却的技术要求

混凝土通水冷却有初期冷却和中期冷却两个过程。本工程通过埋石混凝土试验得知，施工期的大气温度与初期通水后的坝体内部温度基本相同，所以无需再进行中后期通水冷却。

通水冷却的技术要求为：混凝土最高温度不超过38℃，冷却结束的目标温度为25℃，初期水温控制为20℃，水温和内部混凝土温度之差不超过20℃，日降温不超过1℃/d；通水流量为0.9 m3/h，通水流速为0.6～0.7 m/s，每24 h改变一次水流方向，初期连续通水15 d。

3.9.4 降温效果

通过对混凝土浇筑过程中埋设温度计所测的多组数据，进行观察、记录、汇总、计算分析，得出混凝土的降温幅度、降温速度达到了方案和规范要求，通过埋设冷却循环水管进行通水降温的方法，也达到了预期的降温效果。

3.1 0 把握开盘时机

施工过程中，通过预先关注天气预报，或经常联系长治市气象局、沁源县气象局，及时掌握天气情况，以便于科学合理地安排混凝土浇筑时间，有效地避开了在极端天气情况下开盘。

4 结语

通过优化混凝土配合比设计，精心采购混凝土原材料并在各个工序中采取了诸多的温控措施，且采用科学合理的施工方案，使大坝混凝土温度得到合理控制，有效地控制了高温季节浇筑大体积混凝土裂缝的产生。沁源县永和水电站大坝混凝土单元工程1 205个，全部合格，其中优良965个，优良率80%；分部工程8个，优良率100%。本工程于2016年12月通过了下闸蓄水验收。

Construction Crack Prevention and Control Measures of Dam Concrete in the Yonghe Hydropower Station in High Temperature Season

GUO Ying-juan

The Yonghe Hydropower Station is located in the east of Yonghe country，Guodao town，Qinyuan county in Shanxi Province.It is a small water conservancy and hydropower project on the Zihong River，which is a tributary of the Qinhe River.Temperature control and crack prevention measures for dam concrete pouring in high temperature seasons were introduced in this paper.These measures could ensure the dam concrete construction quality.

dam concrete；high temperature；construction；crack prevention and control；measures

TV543

B

1006-8139（2017）02-017-04

2017-02-28

2017-03-08

郭映娟（1964-），女，1988年毕业于太原工业大学水利水电工程建筑专业，高级工程师。