高海拔高寒地区混凝土温控防裂设计分析

李生才

摘 要：对高海拔高寒地区混凝土温控防裂设计进行探究。具体是在概述高海拔高寒区域气候特点的基础上，对该类型地域混凝土温控特点与要点进行论述，最后对高海拔高寒地区混凝土温控防裂设计具体内容进行探究。希望在相关设计方案的协助下，高海拔高寒地区水电站工程混凝土大坝建设质量有所提升。

关键词：高海拔高寒地区 混凝土 水电站工程 温控防裂技术

中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（c）-0041-02

大规模混凝土结构在温度的作用下，经常会有裂缝现象出现，这也是温控防裂技术演变成混凝土筑坝过程中主要技术类型之一。新时期下国内水电站已在四川、西藏等高海拔地域有所建设，藏木水电站、加查水电站均是典型代表。高海拔区域对混凝土堤坝温度设计与施工工艺提出新兴标准。积极对恶劣气候中混凝土温控规定、温控防裂技术进行探究是极为必要的。基于此本文做出如下论述内容。

1 高海拔高寒地区气候特点

一是年平均气温与海拔高度存在一定的关系，具体是指平均温度越高海拔越低，一年中低温时间较长且气温多数在较低水平上，一年中0℃以上气温天数不到百天；年平均河道水温度伴随着随海拔提高二降低，部分地段河流冬季有100d以上是冰冻期[1]。

二是与低海拔地区气温年差较大的情况存在反差，具体使指高海拔地段的气温年较差（一年中最高月平均气温与最低月平均气温两者的差值）伴随着海拔上升而有不同程度的减缩；河道水温年较差也与上述情况一致。

三是太阳辐射强度和海拔高度之间存在正比例关系，所以，伴随海拔高度的上升，昼夜温差值也随之变大。通常情况下，水电站运行期上游年均库水温度要小于年均气温，但是在高海拔区域状况存在反差。

2 高海拔地区混凝土温度控制的特点及关键

混凝土的温度应力水平高低，与约束、材料性能和温差3个因素有关。

高海拔高寒区域混凝土结构温度管控有如下特征：一是从约束视域分析国内已经建成、正在建设或计划建设的高海拔区域混凝大坝中，有很多坝址以坚固的花岗岩为主导，岩体致密性等同，地基弹性模量较大，致使对混凝土坝体产生较大的束缚。二是从材料的视域出发。高海拔地区巩固坝体环节中通常选用抗冻标号较高的混凝土，水泥投入量较大，水化热产出量也相对较高，对管控混凝土温度造成一定的负面影响，此外基于高海拔区域混凝土初期强度发展较迟缓，所以，水电站工程建设期间应该对初期温度应力进行严格把关。三是从温差的视域分析。高海拔地区气温相对较低，所以，大坝（准）稳定温度场水平低也是必然的事实，致使基础温差的初始点低，难以管控，并且高海拔地区冬季漫长，施工中冬季停工对混凝土上下层结构造成的温差隐患将加大。

当对高海拔高寒区域水电站工程堤坝混凝土结构特征有一定认识以后，应该深度探究混凝土温度管控的要点：一是从结构约束的视域出发，高海拔地域混凝土坝浇筑块的最大规格最好小于60m，横缝距离低于5m，相应混凝土坝最高值低于150m；二是从材料性能视域分析，最好选用碾压混凝土（重力坝），在骨料的选取上最好选择线膨胀系数较低的灰岩，同时研究微膨胀混凝土筑坝技术在高海拔地区的使用效果；三是当混凝土坝结构与材料明确以后，可以把多样化对策整合在一起以达到减缩混凝土的温差（基础温差、内外温差和上下层温差）的目标。四是对于高海拔地区冬季是否停工的问题，应对工程项目性质有全面认识的基础上在做决定。若确定要连续施工，最好应用以暖棚法为主导的综合蓄热法。

3 高海拔高寒地区混凝土温控防裂设计分析

3.1 基础温差和温度控制标准

水电站大坝关键性的温度边界条件为水库水温，它也影响着大坝温度应力大小与温度控制水平，上游水库水温排布情况对大坝运行期稳定温度场运行状况产生一定影响，水库的形态、水文气象状况、水库运转状况以及水库原始储水条件等因素均会影响水库水温[2]。对藏木水电站混凝土大坝温控设计过程中，通常应用水库水温数值预测方法，对电站运行期坝前水库水温排布情况有一定的预测，将其设置为边界条件，测算大坝稳定温度场，以此为依据，使堤坝的接缝灌浆温度、基础温差和与最高温度管控标准明确化。

3.2 混凝土大坝表层保温措施

敏感性分析表面维护可以被视为高海拔高寒区域混凝土温度管控的首选对策，具体是减缩结构内外温差，从而实现规避裂痕现象的目标。藏木大坝表层養护对策研讨进程中，发现强化混凝土结构表层保温力度举措的实施有助于提升大坝混凝土表面的温度，压缩内外温差数值，最终实现大幅度降低混凝土表层应力的目标。基于藏木区域昼夜温差大这一实况，所以，对于水电站工程基础强制约地段、高温季节浇筑的混凝土位置、孔口区域与施工构造等关键性位置，尽量增大表层保温力度，借此途径实现提升表层混凝土的抗裂安全系数，压缩裂缝问题出现概率的共性目标。

3.3 温度控制措施

参照高海拔地区混凝土温度管控要点与藏木地区气候特征，混凝土重力坝建设进程中温度裂缝控制对策有以下几种类型。

一是科学分缝分块。一般情况下坝段横缝间距低于20m。混凝土结构浇筑期间，在（坝）适当方位打通一纵缝，使得浇筑块规则最大数值低于55m。

二是对浇筑温度中重点把关。对高海拔区域混凝土结构浇筑温度管控工作而言，侧重点在于冬季使其表皮温度高于5℃～6℃。春秋季经常会使用自然入仓方法，夏季温度在14℃～16℃范畴内取值。

三是通水冷却。通水冷却布置原理可以做出如下阐述：一是面对大坝需进行接缝灌浆位置（涵盖纵缝顶端上方9m）的混凝土，均需安置冷却水管；二是对于大坝没有接缝灌浆的位置，3月中旬至10月浇筑的约束地段混凝土需安设管，其他时段可参照具体实况决定是否安装冷却水管。

四是表层保养。众所周知藏木坝区域常年昼夜温差较大，混凝土结构浇筑进程中应长期使用保温材料对其结构完整性进行保养[3]。具体内容如下：（1）低温时节（11月至次年3月上旬）浇筑混凝土，应用钢模板内贴保温材料，并将保温材质粘贴在钢模板外端、固定，使混凝土表面放热系数低于6.30kJ/m·h℃，模具拆除以后，内贴保温材料不从混凝土表面去除；（2）其他节气，均应用钢模板外贴保温材料；（3）掌握天气预报信息，备足遮盖防雨布；（4）备好作业面振捣器连接电源箱及夜间施工电源，以及插入式振捣棒。

4 结语

综合全文论述的内容，了解到高海拔区域混凝土温度控制的常用方法为降低浇筑温度、通水冷却和表面保护等。施工人员在实践中应该不断总结经验，从而使高海拔区域水电站工程建设质量有所保障。

参考文献

[1] 徐佰林，练迪，黄耀英，等.基于基础容许温差的高寒地区大体积混凝土温控措施研究[J].中国农村水利水电，2014（4）：129-131，136.

[2] 刘俊，李红叶，黄玮，等.基于温控防裂的西藏高寒地区掺石灰石粉混凝土应用研究[J].水电站设计，2016（4）：55-58，67.

[3] 王晓峰，王洪军，王飞，等.果多水电站大坝碾压混凝土温控防裂措施[J].红水河，2016（4）：6-11.