三河口大坝碾压混凝土浇筑温度的计算分析

雷升云

(陕西省引汉济渭工程建设有限公司，陕西 西安 710010)

1 工程概况

三河口水利枢纽为引汉济渭工程的两个水源之一，工程枢纽位于子午河佛坪县大河坝乡上游约3.8 km处的子午河峡谷下游段，枢纽水库总库容为7.1×108m3，调节库容6.5×108m3。三河口水利枢纽拱坝坝顶高程为646 m，坝底高程501 m，最大坝高145 m，坝顶宽9 m，拱冠坝底厚37 m；坝顶上游弧长472.153 m，分10个坝段施工。主要由大坝、坝身泄洪放空系统、坝后引水系统、抽水发电厂房和连接洞等组成。其中拦河大坝为1级建筑物，抽水电站建筑物级别为2级，泄水消能防冲建筑物为2级，枢纽其他次要建筑物级别均为3级，临时建筑物为4级。

工程大坝主体、消力塘及导流洞封堵等大体积混凝土总量约为109.8×104m3，其中碾压混凝土约为90.68×104m3。本工程基础层碾压混凝土通仓浇筑面积大，混凝土基础容许温差约束应力与基础块混凝土尺寸成比例增加，大坝大体积碾压混凝土温控难度大，要求高。

三河口碾压混凝土大坝总平面布置图见图1。

图1 三河口碾压混凝土大坝总平面布置图

2 浇筑温度计算分析

根据混凝土出机口温度计算结果，按照11月～次年2月混凝土自然拌和，3月采取加入30%片冰拌和，4月～10月碾压混凝土加制冷水、加冰、粗骨料风冷拌和，4月、10月常态混凝土加制冷水、加冰拌和，5月～9月常态混凝土加制冷水、加冰、粗骨料风冷拌和。控制4月～10月碾压混凝土最高出机口温度不超过12℃，计算入仓和浇筑温度的基准出机口温度见表1。

表1 用于计算的混凝土出机口温度 单位：℃

2.1 浇筑温度

混凝土浇筑温度是指混凝土经平仓振捣后，覆盖上层混凝土时，距混凝土表面5 cm～10 cm深处范围内的平均温度。

2.2 计算方法

混凝土浇筑温度按经验公式计算：

Tp=TI+(Ta+R/β-TI)(φ1+φ2)

式中：Tp为混凝土浇筑温度；TI为混凝土入仓温度；Ta为外界气温；R/β为太阳辐射热温升；φ1为平仓过程的温度系数，φ1=kτ，k=0.0030(1/min)，τ取20 min；φ2为平仓后的温度系数。

平仓后的温度系数可由下式计算：

φ=1-φ2

φ=∑Bne-μn2at/l2

式中：l为铺筑层厚度的一半；Bi为比欧准数，Bi=βl/λ；t为平仓后至覆盖新混凝土的时间间隔；An、μn可通过Bi查得。

2.3 计算结果

碾压混凝土碾压坯层厚30 cm，常态混凝土浇筑坯层厚50 cm，覆盖时间分别取1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h，对C9025三级配和二级配碾压、C25三级配常态混凝土(11月～2月自然拌和，3月出机口温度不超过11℃，4月～10月碾压混凝土出机口温度12℃，常态混凝土出机口温度11℃)，分别计算层面不保温(β=45 kJ/(m2·h·℃))及保温(β=10 kJ/(m2·h·℃))工况下的浇筑温度，结果见表2和表3。

表2 无保护的C9025碾压三级配混凝土浇筑温度 单位：℃

3 结论

(1)C9025三级配碾压混凝土，当不采取层间保温措施，且不考虑太阳辐射折减时，4月～10月层间覆盖时间为6 h的浇筑温度均大于18℃，最高浇筑温度出现在7月，达到30.2℃；随着太阳辐射热由100%递减至0%，层间覆盖时间为6 h的浇筑温度大于18℃的时段逐渐减小，当太阳辐射热为0时，7月层间覆盖时间为6 h的浇筑温度为20.1℃，不能满足设计要求。当采取β=10 kJ/(m2·h·℃)的层间保温措施后，混凝土浇筑温度大幅减小，7月浇筑的太阳辐射热为100%层间覆盖时间为6 h的浇筑温度降低为21.2℃，太阳辐射热为0的层间覆盖时间为6 h的浇筑温度降低为16.2℃。C9025三级配和二级配碾压混凝土，在层间采取保温措施的情况下，采取遮阳、喷雾等措施使太阳辐射热折减70%后，层间覆盖时间控制在6 h以内，混凝土浇筑温度可控制在18℃以内；若遮阳、喷雾后太阳辐射热可100%的折减，则浇筑温度可控制在16℃以内。

(2)在运输和浇筑过程中采取遮阳和层间表面保温的措施可较大幅度的减小混凝土的温度回升，尤其是气温相对高的5月～9月份作用明显。

(3)碾压混凝土在考虑折减70%太阳辐射热或不考虑太阳辐射热的情况下，1月份和12月份自然拌和的混凝土(无论考虑层间覆盖与否)存在浇筑温度小于5℃的情况，为保证混凝土浇筑质量，应在混凝土拌和时采取热水拌和的措施，以保证混凝土浇筑温度不小于5℃。