大体积混凝土温控技术在老岚水库中的应用

朱文涛，王 超

（山东省水利工程建设监理有限公司，山东 济南 250013）

老岚水库位于烟台市福山区，该区域历年最高气温38 ℃，最低气温-17.3 ℃。水库大坝为混合坝，由混凝土重力坝与黏土心墙砂壳坝复合构成，其中混凝土重力坝总长161.0 m，最大坝高32.5 m，主坝分为9 个坝段。主要包括挡水坝段、溢流坝段、底孔和引水坝段、消力池及刺墙等分部工程，总浇筑方量约11 万m3，涉及C15，C25，C30，C40 等不同标号的大体积混凝土浇筑工作。

1 常见大体积混凝土裂缝成因

大体积混凝土裂缝受多种因素如混凝土内部与外部温度差异大引起的温度应力、混凝土失水收缩变形的结构约束、环境温度的变化等影响，其中混凝土内部与外部温度差异所导致的热应力超过混凝土本身的抗拉强度引起的拉裂为混凝土形成温度裂缝的主要因素。

大体积混凝土受其温度变化影响而产生的微小形变受外部约束限制时会产生温度应力，其应力大小则视温度变化程度及形变程度大小有所不同。此外，大体积混凝土温度裂缝的产生还受其自身收缩变形的影响。混凝土原料中约20%的水分用于水泥水化反应，其他主要用于蒸发。若混凝土外部约束限制了因水分蒸发而产生的收缩变形，就很容易出现裂缝。老岚水库处于环境温差较大的区域，在不同季节浇筑大体积混凝土时，环境温度变化对其内外温差的影响十分明显。

2 主要温控措施

在老岚水库施工过程中，混凝土重力坝采取了合理分区、预埋冷却水管通水冷却、高温及低温季节施工措施等来控制混凝土内外的温差，以减少该因素对大体积混凝土的质量影响，减少温度裂缝的产生。另一方面注重在各个季节采取合适的养护措施以保证混凝土不因过快失水而产生干缩裂缝[1]。

2.1 大坝混凝土分块及浇筑方式

大坝混凝土浇筑层在约束区层厚为2.0 m，非约束区一般为3.0 m，在实际施工中也可按2.0 m浇筑，因结构或钢筋等特殊原因，局部可调整浇筑层厚为1.5 m。采用分段分层法施工，混凝土铺筑厚度不超过50 cm，按照次序，在长度方向视仓面长度分段，以方便施工为宜，分层进行，且要求浇筑层面平整。

灌浆廊道、底孔及引水坝段等结构变化较多的部位，浇筑层厚度如调整须经论证。孔口、廊道顶部混凝土浇筑厚度不小于1.0 m。坝体孔口区周边的非约束区局部范围、陡坡坝段基础三角区部位可调整浇筑层厚度，但必须确保混凝土最高温度、降温速率、分期冷却目标温度及冷却降温幅度等指标达到技术要求。

2.2 大坝混凝土温控分区

在老岚水库混凝土重力坝大体积混凝土温度控制工作中，混凝土按照强约束区、弱约束区和非约束区进行分区控制，大坝混凝土允许最高温度及混凝土各月份浇筑允许温度详见表1、表2。

表1 老岚水库大坝混凝土各约束区允许最高温度 ℃

表2 老岚水库混凝土各月浇筑允许温度 ℃

2.3 预埋冷却水管通水冷却

1）水管材料。冷却水管在固结灌浆盖重区和一些特殊部位采用外径25.4 mm，内径22.4 mm 的钢管，其他部位采用外径32.0 mm，内径为28.0 mm，壁厚2.0 mm 的高密度聚乙烯（HDPE）管。使用满足要求的冷却水管及其配件，避免施工过程中出现冷却水管管身因挤压或砸伤等漏水现象。

2）冷却水管布置及安装。坝体内部冷却水管的布置方向要与水流方向垂直，约束区间距为1.5 m×1.5 m（水平间距×竖直间距，下同），非约束区间距为2.0 m×2.0 m。其布置如图1 所示。

图1 挡水坝段冷却水管布置示意图

靠近两端的冷却水管应排布于距离混凝土重力坝的上游侧与下游侧及相邻缝面0.8 m 范围内，根据现场实际施工情况宜在0.5～1.5 m 范围内进行调整。冷却水管一般距隐蔽内面如灌浆廊道内面的距离宜为0.5～0.8 m。冷却水管架设在每一层浇筑层面上，须保证冷却水管排布定位精确、牢固可靠，并保证水管在施工中不被破坏、阻塞或产生位移，确保能正常循环通水。冷却水管在铺设前，水管的内外壁均需洁净，没有污渍。所有冷却水管需用金属件拉紧、固定牢固。在有帷幕、固结灌浆要求的部位须确保冷却水管固定牢靠，并防止灌浆钻孔破坏冷却水管。冷却水管进出口加帽覆盖，防止堵塞。

在重力坝混凝土开仓浇筑前，通水检验仓内安装完成的冷却水管，如有堵塞、渗漏等现象，不允许开仓浇筑。冷却水管内通循环水，便于检查水管渗水及堵塞情况。

3）供水系统。为适应混凝土内部温度变化的要求，须准备两套不同水温供水系统，一套冷却水温为4～6 ℃，另一套冷却水温为12～14 ℃。为调控冷却水温，选择合适设备精确控制供水流量。供水干管须在外表面设置保温层，以控制冷水厂出口水温与冷却水管的进口水温相差1 ℃以内。

4）通水控制。混凝土浇筑完成24 h 后冷却水管通水，通水时间宜为10～15 d。混凝土内部温度与冷却水的温差≤25 ℃，混凝土通水冷却时温度变化不能过大，每日温度变化≤1 ℃。管道内冷却水的流速为0.6 m/s，为使重力坝混凝土冷却均匀，每天变换一次通水方向。

2.4 高温条件下施工措施

日均温度高于30 ℃时按高温条件进行施工。浇筑程序分层要薄、间歇要短、上升要连续均匀，在间歇期时用流水冷却混凝土顶面以降低混凝土温度。重力坝混凝土约束区浇筑层高≤1.5 m，两仓混凝土浇筑区间宜为5～7 d。浇筑混凝土前将混凝土骨料预冷，必要时要采取加冰片或低温水拌和等措施以控制混凝土浇筑温度满足施工技术要求。采取有效措施控制混凝土拌合机出料口温度及运输至仓内的温度回升。采用临时保温、仓面喷淋、早晚夜间两班制浇筑施工等措施，以确保浇筑混凝土入仓温度不超过17 ℃。

2.5 低温条件下施工措施

如日平均气温连续5 d 在5 ℃以下或最低气温连续5 d 在3 ℃以下时，应按低温条件进行施工。混凝土浇筑时环境温度低于-3 ℃则不允许浇筑，若仓面温度和混凝土入仓温度都保持在3 ℃以上，方能继续浇筑混凝土。当气温降到-3 ℃以下而且龄期不足的混凝土层面温度下降到3 ℃以下时，用棉被覆盖混凝土层面进行保温，使混凝土层面温度保持在3 ℃以上，持续至环境温度回升到3 ℃以上。混凝土早期（5～20 d）表面保护工作在气温骤降频繁的月份更要加强。低温季节应尽量减小相邻坝块高差及侧面暴露时间，合理选择拆模时间，防止混凝土产生过大的内外温差。基础混凝土冬季施工时采取基础预热措施。

2.6 原材料及配合比控制

老岚水库混凝土重力坝涉及混凝土标号较多，主要为C15，C25，通过混凝土配合比优化，降低单位体积混凝土所用的水泥量来减少水化热的产生，添加合适种类、剂量的外加剂以提高混凝土的性能。主要采取掺和适量的粉煤灰来降低水泥用量，在混凝土开仓浇筑前采取高效减水剂，对原材料的准备情况进行检查，各项主要物理指标是否满足设计要求，是否与配合比试验时所用原材料的物理性能相近。如粗骨料的颗粒级配、细骨料的含水率、粗细骨料含泥量等指标与配合比试验所用原材料相差较大时，则应重新准备合格的原材料后方能开仓浇筑。

2.7 混凝土的养护

为保证混凝土强度性能及不产生干缩裂缝，需在混凝土浇筑完毕后进行充分的养护。混凝土浇筑完毕后12～18 h 内及时洒水养护以保持混凝土表面湿润，养护的具体时间根据混凝土标号、种类和结构的重要性而定，重要部位至少养护28 d。大体积混凝土仓面暴露较大，一旦气温骤降容易产生早期表面裂缝，施工中、后期也可能产生表层或深层裂缝。应根据设计单位提出的表面保护标准确定不同部位、不同条件的表面保温要求。应重视重力坝混凝土约束区及其他重要结构部位的表面保护。

高温季节混凝土采取仓面喷雾养护，直至混凝土终凝，为防止混凝土表面泛出水泥浆，喷雾水量不能过大。寒冷季节养护要求首先在混凝土表面喷雾湿润，水量不能过大以防冻结，然后覆盖一层塑料薄膜，在塑料薄膜上再覆盖一层草帘、一层棉被保温，养护期保持棉被湿润。

2.8 温度监测及记录

混凝土浇筑过程中，原材料温度、环境温度、拌合机出料口混凝土温度、混凝土入仓温度等指标每4 h 内检测1 次，做好检测记录备查。温度测量要求测点在浇筑仓面均匀分布，每100 m2至少检测1 个点，每层多于3 个测点。每周的温度测量记录还应包括混凝土内部温度，冷却水压力、流向、流量、出口温度和入口温度。

通过实施以上一系列措施，老岚水库工程坝体混凝土未产生贯穿性裂缝，产生的浅表层裂缝和网状裂缝较少[2]，控制效果十分明显，达到了预期的目标。

3 结 论

老岚水库主要采取了如下施工技术措施以求控制混凝土温度，减少裂缝产生：

1）优化混凝土配合比设计，严格控制原材料管理。采取合理分区、分块浇筑、薄层浇筑、在温度适宜时段浇筑等施工措施。

2）在浇筑混凝土前布设冷却水管，在浇筑完成后通冷却水，并严格控制其进水口与出水口温度，及时调整水流流向和流速，以满足大体积混凝土降温需要。

3）在高温季节采用全覆盖流水养护、温度检测等措施，寒冷季节采取覆盖保温、喷雾养护措施，保持混凝土表面的湿润[3]。

通过实施上述针对性的工程措施，老岚水库应用的大体积混凝土温控技术取得了明显的成效。混凝土重力坝产生的A、B 类裂缝较少，C 类以上裂缝极少，该技术降低了后期质量整改成本和质量事故发生的概率，提高了工程质量。