大体积混凝土施工温差控制技术.pdf

第 1 1期 2 0 1 2年 l 1月 广东水利水电 GUANG D0NG W A T ER RES 0UR CE S AND HYDROP OW E R No 1 1 NO V 2 01 2 大体积混凝土施工温差控制技术 罗凌云 ( 广 东水电二局股份有限公 司，广东 增城5 1 1 3 4 0 ) 摘要 ：结合 工程 实例 ，从 大体积混凝土施工 的特 点出发 ，分析温度应力产生裂缝的原 因，施 工期需要对 混凝土的 温差 进 行 严格 的控 制 ， 并采 取 一 些技 术措 施 进 行 防 治 。 关键 词 ：大体积 混凝 土 ；裂缝成 因；温差控制 中图分类号 ：T V 5 4 4 9 1 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 8 一o l 1 2 ( 2 0 1 2 ) 1 1 0 0 6 0 0 2 1简 述 乐昌峡拦河坝为碾压混凝土重力坝，河床 中央布 置 5孔 溢 流 坝段 ，每 孔 净 宽 为 1 2 m，堰 顶 高 程 为 1 3 4 8 m，闸孔孔 口尺寸为 1 2 m 1 0 7 m。坝顶高程为 1 6 4 2 m，最大坝高为 8 4 2 m，坝顶长为 2 5 6 0 m，其中 溢流坝段 长为 7 8 0 m，左岸非 溢流 坝段长 为 9 6 0 m， 右岸非溢流坝段长为 8 2 0 m。大坝碾压混凝土包括左 岸挡水坝段碾压混凝土约为 1 2 7 4 2 4 m ，变态混凝 土 约为 7 1 0 0 m ，右岸挡水 坝段碾压砼 约为 9 7 0 4 1 m ， 变态混凝土约为 6 0 6 9 m ，溢 流坝段碾 压砼 混凝土约 为 5 7 7 3 0 m ，变态混凝土约为 5 7 6 5 m ，溢流坝溢流 坝段溢洪道混凝土约为 9 9 6 4 6 m 。 国内一般认为大体积混凝土指的是最小断面尺寸 大于 1 m以上的混凝 土结构 ，其 尺寸已经大到必须采 用相应的技术措施妥善处理温度差值 ，合理解决温度 应力并控制裂缝开展 的混凝土结构物。 日本建筑学会 的定义是 ：“ 结构最小断面尺寸在 8 0 e m以上 ，水化热 引起混凝土内的最高温度与外界气温之差 ，预计超过 2 5 的混凝土 ，称为大体积混凝土。 ” 乐昌峡水利枢纽工程位 于粤北山区，流域处于五 岭以南 ，属中亚热带山地气候 ，气候湿润 ，雨量充沛。 多年平均气温为 1 9 6 ，最高气温为 3 9 4 ，最低气 温为 一 4 6 ；多年平均湿度为 8 0 ；地 区全年 以北 风为主 ，多年平均风速为 1 3 0 m s ，最大风速为 1 7 m s 。 对施工过程中的调查发现检测单位检测 的砼 内部温度 最高为 4 6 4 ，多年平均气温为 1 9 6 ，两者温度差 明显高于设计值要求的 1 6 ，需要对大体积混凝土施 工温差进行严格的控制。 大体积混凝土施工 的主要技术难点是防止混凝土 表面裂缝 的产生。造成大体积混凝土开裂 的主要原 因 是干燥收缩和降温收缩。处于完全 自由状态下的混凝 土，出现再大的均匀收缩，也不会在内部产生拉应力 。 当混凝土处在地基等约束条件下 时，内部就会产生拉 应力 ，当拉应力超过当时混凝土的抗拉强度时 ，混凝 土就会开裂。混凝土降温值 =温度 +水化热温升值 一 环境温度 。其中温升值 的影响因素主要有水泥品种 和 用量 、用水量 、大体积混凝土 的散 热条件 ( 主要包括 浇筑方法 、混凝土厚度、混凝土各表面 的能力和其它 降温措施 ) 等。 2温度 应 力产 生 裂缝 的原 因 建筑过程 中的大体积混凝 土中由于结构截 面大 ， 水泥用量大，水泥水化所 释放 的水化热会 产生较大 的 温度变化和收缩作用 ，由此形成 的温度应力和收缩应 力是导致大体积混凝土产生裂缝的主要原 因。水泥水 化是个放热过程 ，其水化热为 4 0 6 0 c a l g ，对于大体 积混凝土来说 ，就存在蓄热与放热过程 ，混凝土绝热 温升可达到 3 0 5 0 ，与环境温度出现温差效应 ， 持续放热时 间达 3 06 0 d 。研究表明 ，当混凝 土内外 温差 为 1 0 q c时 ，产 生 冷 缩 值 约 0 0 l ，当 温 差 达 2 0 4 0 时，其冷缩值则为 0 0 2 0 0 4 。混凝 土内外温差大于 2 5 ，降温速度大于 1 5 d时 ，混 凝土就会产生温度应力从而引起 裂缝 ，这种 裂缝分 为 表面裂缝和贯穿裂缝 2种。这 两种裂缝不 同程度上 ， 都属于有害裂缝 ，从 控制裂缝的观点来说 ，表面裂缝 的危害较小 ，而贯穿裂缝 则会影响结构物 的整体性 、 耐久性和防水性 ，影响到结构 的正常使用。 表面裂缝主要是在混凝 土浇筑初期 ，水泥水化所 释放大量的水化热 ，使混凝土的温度很快上升。但 由 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 81 3 ：修回 日期 ：2 0 1 2 0 91 7 作者简介 ：罗凌云 ( 1 9 7 8一) ，女 ，本科 ，高级工程师 ，从 事水工施 _丁工作 。 6 0 - 2 0 1 2年 l 1月 第 1 l 期 罗凌 云 ：大体积混凝 土施工温差 控制技术 N o 1 1 N O V 2 0 1 2 于混凝土表面散热条件较好 ，热量可 向大气 中散发 ， 因而温度上升较少 ；而混凝土 内部 由于散热条件较差 ， 热量散发少 ，因而温度上升较多 ，由于混凝 土表面和 内部的散热条件不 同，温度外低 内高，形成 了温度梯 度 ，产生内约束。结果混凝土 内部产生压应力 ，面层 产生拉应力 ，当该拉应力超过混凝 土的抗拉强度 时 ， 混凝 土表 面就 产生 裂缝 。 贯穿裂缝是大体积混凝土在强度 发展 到一定的程 度，水泥水化热基本上已释放 ，混凝 土从最高温度逐 渐降温，降温的结果引起混凝土收缩 ，再加上 由于混 凝土中多余水分蒸发 、碳 化等引起 的体积 收缩变形 ， 受到地基和结构边界条件的约束 ，不 能 自由变形 ，导 致产生温度应力 ( 拉应力) ，当该温度应力超过混凝土 抗拉强度时 ，则从约束面开始向上开裂形成温度裂缝。 如果该温度应力足够大 ，严重时可能产生贯穿整个截 面的裂缝 ，缝宽受温度 变化影响较 明显 ，冬季较 宽， 夏季较细 。 另外冬季施工 的混凝土结构 ，混凝土早期如没采 取保温措施而遭受冻结 ，将表层混凝土冻胀 ，解冻后 ， 钢筋部位变形仍不能恢复，从而出现裂缝 、剥落。 3施 工温差 控 制技术 措 施 3 1 夏季高温季节施工 根据施工图纸所示的大坝分缝 、分块尺寸 、混凝 土允许最高温差及有关温度控制要求 ，编制详细 的温 度控制措施 ，作为专项技术文件列入混凝土施工措施 计划 ，同时报监理人审批。 1 )混凝土配合 比优化措施 采用低热水泥 ，使混凝土具有较低 的混凝土绝对 温升 ；采用高掺粉煤灰 ，在满足混凝土 的强度的前提 下 ，尽可能提 高粉煤灰掺 量 以减少混凝 土绝对温升。 根据温度变化情况调高效减水缓凝剂的掺量 ，延长混 凝土初凝时间 ，使混凝土的凝结 时间能满足仓 面的施 工 要求 。 2 )实施动态控制混凝土 V C值 ，气温高 ，适 当减 小机 口混凝土 V C值 ；仓 内混凝土及 时平仓碾压 ，碾 压后立即覆盖遮阳保湿 。 3 )降低原材料温度 的措施 各种骨料堆高 6 m以上 ，骨料堆存一定 时间后取 用 ；各种原材料料仓与皮带机均搭设 凉棚及喷雾设施。 4 )降低混凝土的水化热温升 水泥应选用水化热低的水泥，同时在满足施工图纸 要求的混凝土强度、耐久性和和易性 的前提下 ，改善混 凝土骨料级配 ，加优质的掺和料和外加剂以适当减少单 位水泥用量。为利于混凝土浇筑块的散热 ，基础和老混 凝土约束部位浇筑层高一般为 1 2 m。在高温季节，有 条件部位可采用表面流水冷却的方法进行散热。 5 )混凝土运输控制措施 运输车辆采取隔热遮 阳措施 ，缩短混凝 土暴 晒时 问，减少混凝土在运输过程温度回升与 V C值的损失 。 6 )仓面施工控制措施 喷雾降温 、保湿是高温季节施工质量重要保证措 施之一。仓面安设 4台喷雾机 ，同时在上下游模板边 各设 1 排简易喷雾设施 ，对摊铺 的混凝 土表 面不断喷 雾 ，并对喷雾器工作范 围以外 的混凝土 ，采取喷水 头 的方法及时补充润湿。采用喷雾机喷雾形成仓面小气 候 ，对混凝土表面进行降温保湿 ；仓 面混凝土覆盖 隔 热 ，并将混凝土浇筑尽量安排在早晚和夜间施工。 7 )合理组织，加快施工进度 ，施工仓面摊铺 和碾 压紧密衔接 ，快铺 快碾 ，确保 混凝土从拌和至碾压在 2 h内完成 。 8 )高温季节施T 时，应控 制 R C C摊铺 面积 ，确 保混凝土在初凝前覆盖 。 9 )加强混凝土的养护工作。混凝土终凝后 即开始 混凝土养护至下一仓混凝土开始浇筑 ，对上下游坝面 安装一定 的自流水源 ，使其表面保持湿润。 1 0 )碾压混凝 土施 工在 日平 均气温 3 c I =2 5 情 况下进行。当 日平均气温高于 2 5 时，采取防高温和 防 日晒措施 ；日平均气温低于 3 时 ，采取保温措施。 1 1 )对高温时段浇筑 的坝体约束 区混凝土采用埋 设冷却水管通过水冷却 ，混凝土浇筑完成终凝后 ，通 河水冷却 ，冷却水流量为 2 0 L m i n ，通水时间为 2 0 d 。 3 2 冬季低温季节施工 冬季施工气温低于 3 时，采用温水拌合以提高混 凝土的出机温度 ，运输车辆采用保温措施减少途中温度 损失 ，施工仓面摊铺和碾压紧密衔接 ，快铺快碾，并覆 盖保温 ，0 以下停止浇筑。砼外露面和层 间结合面安 装铺设聚乙烯泡沫塑料保温被 ，上游面和闸墩安装 2 c m 厚保温被 ，下游面安装 l e m厚保温被( 见图 1 所示 ) 。 图 1 冬季低温施工 时采取 的保温 被示 意 ( 下转第 7 3页) 6l 2 0 1 2年 1 1月第 l l期 广东水利水 电 导管 法 倾 倒 法 ( 上接 第6 1页) 图 2施工流 程示意 5 结语 水下混凝土有着广泛 的应用前景，可用于沉井封 底 、围堰 、沉箱 、水下连续墙 、灌注桩 的下部 、大坝 混凝土的修补等水下工程 ，特别是絮凝剂 的使用 ，对 水下混凝土的施工生产工艺产生 了深远 的影响 ，极大 地方便了施工 ，保证 了工程质量 ，减少了水泥在水 中 溶出的悬浮颗粒对 周边水域环境的污染。随着我 国海 洋资源的开发 ，近海工程 中隧道、铁路 、公路 、桥梁 的建设增加 ，絮凝剂将在水下混凝土的浇筑 中发挥更 大的作用 J ，值得进行研究 和推广。 参考文献 ： 1 D L T 5 1 1 7 2 0 0 0水下不分散混凝土试验规程 S 北京 ： 中国电力出版社 ，2 0 0 1 2 施 惠 生 ，孙 振 平 ，邓 恺 混 凝 土外 加 剂 实 用 技 术 大全 M 北京 ：中国建材工业出版社 ，2 0 0 8 ( 本 文责任 编辑王瑞 兰 ) 3 3 效果检查 减少裂缝产生的效果。 根据乐昌峡T程检测单位对砼 内部温度 的检测数4 结语 据进行 了核对与统计 ，由图 2中数据可以看 到，在通 通过采取技术措施 ，对乐 昌峡拦河坝 ( 碾压混凝 过控制仓面浇筑温度 、砼养护及 内部 降温措施和砼外 土重力坝) 施工温差进行严格 的控制 ，取得 了 良好 的 露面采取保温措施均有效 的降低砼 内外 温差 ，使得砼 效果 ，值得类似工程借鉴。 内部温度变化曲线平缓 降低 ，达到控制砼 内外温度差 ( 本文责任编辑 马克俊 ) ( 上接 第 6 4页) 1 段良策，殷奇沉井设计与施工 M 上海：同济大学 可以通过换填土层 、改变刃脚面积等手段调整承载力 ， 出版社， 2 0 0 6 并以控制下沉速度 的方法使沉井缓慢下沉到设计标高 ， 2 周申一，张立荣， 杨仁杰， 等-沉井沉箱施工技术 M 登 需 的 之 E 3 黧 武 汉 理 工 大 学 井 结 构 产 生 不 均 匀 沉 降 以 及 扭 转 ， 保 证 沉 井 结 构 的 平 蓄 ” 一 。 一 一 稳 。 该 施 工 方 法 工 艺 简 便 、 成 本 低 廉 且 工 期 短 ， 是 一 4 妄 ： 大 型 沉 井 的 施 工 技 术 J 江 苏 水 利 ， 2 0 1 0 ， 种成功的施F Et E 艺 ，值得推广和应用 。 1 r 6 、 1 8 一 ， 1 参考文献： ( 本文 责任 编辑 王瑞 兰 )