龙江水电站双曲拱坝混凝土施工温控措施.pdf

工程施工 东北水利水电 2 0 1 3年第 3 期 [ 文章编号] 1 0 0 2 —0 6 2 4 ( 2 0 1 3 ) 0 3—0 0 1 6 —0 3 龙江水电站双曲拱坝混凝土施工温控措施 李永生 ( 云南龙江水利枢纽开发有限公 司， 云南 潞西 6 7 8 4 0 0 ) [ 摘 要 ] 对于大体积混凝土施工， 水泥水化热是引起混凝土 内部温度变化 。 而导致混凝土裂缝 产生的主要原因。为了防止产生温度裂缝， 龙江水电站双曲拱坝混凝土施工的温控， 着重从选 择混凝土原材料 、 优化混凝土配合比、 降低混凝土浇筑温度、 降低混凝土的水化热温升、 降低 坝体 内外温差、 表面保护等方面采取 了一 系列措施 ， 达到了设计温控要求。 [ 关键词]双曲拱坝； 混凝土； 温控措施 ； 龙江水电站 [ 中图分类号] T V6 4 2 ．4 + 2 [ 文献标识码] A 1 工 程 概 述 龙江水电站枢纽工程是以发电、 防洪为主 ， 兼顾灌溉、 水产养殖 、 供水及改善环境 、 发展旅游等综合性水利枢纽 工程 。水 库总库容 1 2 ． 1 7 x 1 0 s ，电站总装机容 量 2 4 0 MW。工程规模为大( 1 ) 型 ， 工程等级为 I 等。 枢纽由混凝土双曲拱坝、 坝身泄洪表孔、 放水深孔 、 坝 下消能塘及 引水发 电系统组成 。混 凝土拱坝坝 顶高程 8 7 5 ． O 0 m， 最大坝高 1 1 0 m， 拱冠梁底宽 2 3 ． 0 1 m， 最大拱端 厚度 2 7 ． 8 4 m， 坝顶中心线弧长 3 8 9 ． 8 1 1 1_ 。 大坝不设纵缝， 横 缝间距一般为 1 6 ～ 2 0 r n ， 共 2 6个坝段。 浇筑分层形式为基础约束区浇筑层厚 1 ． 5 ~ 2 ．0 m，非基 础约束区浇筑层厚 3 m。大坝混凝土总方量约为 5 8 x 1 0 m ] 。 根据气象站资料统计 ， 坝址多年平均气温 1 9 ． 5℃， 极 端最高气温 3 6 ． 2℃， 极端最低气温一 0 ． 6℃。 流域内多西南 风 ， 最大风速为 1 5 ． 7 m／ s ， 相应风向为西风。坝址区气象条 件见表1 。 2 设计温控指标 1 ) 根据龙江的实际情况， 坝体的封拱温度见表 2 。坝 基回填混凝土基础封拱温度 1 8 ~ C 2 ) 坝体混凝土允许最高温度。 根据龙江坝体混凝土特 性 ， 其混凝土基础允许温差及允许最高温度见表 3 、 表 4 。 3 ) 混凝土浇筑温度。各坝段各月设计要求浇筑温度见 表 5 。5 —9 月是控制浇筑温度的重点时段 ， 因此必须采取 一 系列的温控措施 ，降低混凝土出机口温度及浇筑温度 ， 】 6 表 1 气象站气 温特征值 统计 表 ℃ 高程／ m 封拱 温／ 1 3 鸲” 5 2 9 5 1 7 3 6 S 盯 主 g ∞ 2 0 1 3 年第 3 期 东北水利水电 工程施工 表 3 基础 允许温差标 准 部位 区域 月份1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 静 t 2 0 ．⋯ 川 ．加20 ．柏 z o -s t s ∞ ∞ s ．加 控制坝体混凝土温度在设计范围内。 3 混凝土施工温控措施 3 ． 1 选择混凝土原材料 3 ． 1 ． 1 水泥 水泥是混凝土的主要成分 ， 同时也是混凝土温度变化 的主要因素 ， 在满足结构要求的情况下应尽量选用水化热 较低的水泥。通过对资质较高、 生产规模较大的红河外 I 开 远水泥厂 、 昆明水泥厂 、 大理滇西水泥厂对比 ， 其生产能 力、 品质等均满足要求， 考虑到运距， 最终采用云南大理滇 西水泥厂生产的上登牌中热硅酸盐水泥( p ． MH 4 2 ． 5 ) 。 上登 4 2 ． 5中热水泥各项指标满足规范要求，其 Mg O含量达到 了 4 ． 5 ％ 一 5 ． O ％ 的范围， 具有显著的延迟微膨胀性能 ， 可有效 地补偿混凝土收缩 ， 提高混凝土的抗裂性 ， 且 3 d 和 7 d 的 水化热明显低于国家标准的规定， 有利于削减混凝土的水 化热温升 。水泥物理力学性能、 化学分析试验结果表 6 。 3 ． 1 ． 2 掺合料 采用掺合料是降低水泥用量的一个重要措施 ， 不但可 以节约水泥还可以减少水化热。因技术成熟、 后期强度增 长较大等因素， 粉煤灰是首选的掺合料。但由于龙江工程 表 6 水泥物 理力学 性能 化学 分析试验结 果 蹩 l 脓 嫩 ，她 抗 折 破 ／^ 水 化 热 ‘ 一 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d 3 d 7 d 上 登 4 热 3 4 8 獬3 啦 刽 5 1 A & 8 10 m 扔4 ．9 ) ~> 2 5 0 撕 0 ≥ 4 2 5 。 ~< 2 9 3删 附近缺少粉煤灰的供应 ， 需选用其它掺合料来满足工程的 需要。通过市场调研 ， 龙陵江腾火山灰和腾冲华辉火山灰 的生产能力、 品质等均满足要求 ， 考虑到运距， 最终采用龙 陵江腾火山灰。江腾火山灰细度 、 需水量比及烧失量满足 规范要求 ， 掺用量可达 2 5 ％ 。 3 ． 2 优化混凝土配合比 在施工条件允许的范围内， 使用大级配和低塌落度混 凝土， 可以减少水泥用量。试验表明： 在水胶比相同的条件 下， Ⅳ级配混凝土比 Ⅲ级配混凝土减少水泥用量 1 2 ． 2 ％； 塌 落度 5 ～ 7 c m的混凝土比 7 ~ 9 c m的混凝土减少水泥用量 约 8 k g ／ m 3 。考虑到该工程混凝土拌合站位于大坝上游约 2 ． 0 k m处 ， 混凝土水平运输采用自卸车， 垂直运输采用缆 机 ， 仓面面积 1 2 0 — 5 5 0 r n 2 ， 浇筑层厚 1 ． 5 ~ 3 ． 0 m， 因此， 尽量 采用Ⅳ级配混凝土，混凝土浇筑基本采用 5 ~ 7 c m的塌落 度。龙江水电站大坝混凝土施工主要配合比见表 7 。 表 7 龙 江水 电站大坝混 凝土施工 主要配合 比 攀 i 棼 曼 — — 峰 m 永 木冕 灿 i} ~ff t／== }珊 40 Io．棚 I50 5Ii_c 注：1 ) 水泥采用 4 2 ． 5中热水泥， 天然骨料， 河砂细度模 数 2 ． 6 O ． 2 ， 细度模数每增减 0 ． 2 ， 砂率相应增减 1 ％； 2 ) 混 凝土坍落度每增减 1 c m， 用水量相应增减 2 k g ／ m3 。 3 ． 3 降低混凝 土浇筑温 度 1 ) 降低料仓骨料温度。 成品骨料堆放场地骨料的堆高 最低为 6 m， 储备充分 ， 一般骨料储量满足 4 d 的混凝土浇 筑需要， 并通过地弄取料。 2 )调节料仓内的粗骨料预冷采用风冷。根据浇筑情 况 。 提前 1 2 h 进行骨料预冷。 3 ) 为防止骨料温度回升 ， 骨料从预冷仓到拌合楼 ， 皮 带机运输安装遮阳板。 4 ) 混凝土拌合时 ， 采用加片冰、 加制冷水 ， 以降低混凝 土出机口温度。 根据浇筑情况 ， 每立方米混凝土加冰 1 0 k g 1 7 工程施工 东北水利水 电 2 0 1 3年第 3期 片冰可降低混凝土出机 口温度 1 ． o - 1 ． 3℃ ， 混凝土拌合时 ， 最大加冰量 4 0 k g ， 混凝土出机 口温度即可满足要求。 5 ) 减少混凝土的温度回升。运输混凝土的自卸车， 其 顶部加设活动式遮阳棚 ， 自卸车装满料出楼前 ， 人工将遮 阳棚拉好 ， 防止阳光直射， 侧面安装保温隔热板 ； 混凝土浇 筑时 ， 基础约束区浇筑层厚按 1 ． 5 m控制 ， 非约束区按 3 ． 0 m控制 ， 浇筑采用台阶法 ， 仓内配置平仓机 ， 加快混凝土覆 盖速度 ， 浇筑过程中， 当气温高于 2 3℃时 ， 采用喷雾机喷 雾 ， 仓面面积在 4 0 0 m2 以下使用两台喷雾机 ， 仓面面积在 4 0 0 m2 以上使用 3台喷雾机 ， 使用喷雾机后 ， 能使 混凝土 浇筑仓面形成小气候区 ， 比外界大气温度低 3 ～ 5℃。部分 坝段混凝土人仓温度和浇筑温度见表 8 。 表 8部分坝段混凝土入仓温度 浇筑温度统计袁 3 ． 4 降低 混凝土 的水化 热温 升、 降低坝体 内外温差 坝体内部冷却水管采用 2 5 r n n 2 钢管 ( 基础灌浆区) 或 + 3 2 r n l n 聚乙烯塑料管( e z管 ) ， 冷却水管在坝内按蛇形 布置 ， 坝 内冷却水管 间距 ： 钢管 ， 基础约束区为 1 ． 5 mx 1 ． 5 m( 水管间距 ) ； P E管 ， 基础约束区为 1 ． 5 m( 浇筑层厚 ) 1 ． 0 m( 水管间距) 。 初期通水采用 6 ~ 8℃制冷水 ， 通水流量不小于 1 8 L ／ r n j n ， 在混凝土浇筑收仓后 1 2 h内开始进行 。 中期通水采用 江水 ， 水管通水流量 2 0 ～ 2 5 L ／ m i n ， 保证每月通水时间不少 于 6 0 0 h ， 总通水时间一般为 1 ． 5 ～ 2 ． 5月， 以混凝土坝体温 度达到 2 0 ～ 2 2℃为准。 后期通水采用制冷水 ， 水温为 6 - 1 0 c C，通水时间 3 O ～ 4 0 d ，通水时间以坝体达到灌浆温度为 1 8 准。根据测温资料分析 ， 采用 6 - 8℃制冷水冷却 ， 混凝土平 均 日降温幅度为 0 ． 3 5℃左右。 3 ． 5 表 面保护 一 般在混凝土收仓后 1 2 ～ 1 8 h内即开始流水或洒水 养护 ，连续养护时间一般不少于 2 8 d 。永久暴露面采用 + 2 5 m l T l 的塑料管长期流水养护，通水量为 1 5 L ／ ra i n 左 右 ， 拆模后即开始流水养护。左右两侧使用的键槽模板 ， 进 行小流量的水喷洒或人工洒水养护 。水平仓面的养护 ， 在 混凝土收仓 1 2 ~ 1 8 h 后即可进行人工洒水养护 ，使仓面保 持湿润、 不干燥的状态， 养护时间直至下一仓浇筑为止。 4 大坝温度控制监测分析 施工期间 ， 坝体温度计是随着坝体混凝土浇筑而埋设 的 ， 1 O ， 1 4 ， 1 7号坝段均埋设了坝体温度计。根据监测成果 分析表明 ： 混凝土浇筑初期， 由于混凝土水化热的作用 ， 混 凝土初期温度偏高。然后 ， 随着混凝土水化热的消散 ， 温度 逐渐降低 ， 埋设在上 、 下游表面附近的混凝土温度测值下 降较快， 而埋深较深的温度计测值下降较慢 ， 符合混凝土 温度变化的一般规律 。1 o号坝段坝体温度结果见图 1 。 图 1 l O号坝段 坝体温度 监 测结果 5 结语 下闸蓄水前， 坝体裂缝检查， 未发现危害性裂缝。 下闸 蓄水后 ， 挡水建筑物运行良好 ， 说明龙江水电站双曲拱坝 混凝土高温季节施工温控措施是到位的， 温控结果满足设 计要求。同时 ， 在施工过程中， 应成立混凝土温控管理小 组 ， 加强温控监测、 资料收集和分析， 并根据实际情况及时 进行调整， 是混凝土温控目的实现的重要措施。 通过龙江水电站双曲拱坝混凝土高温季节施工，在原 材料选择、 出机口温度、 浇筑温度以及坝体内部温度控制等 方面取得了一定的经验值， 值得在该地区类似工程中推广。 [ 收稿日期】 2 0 1 2 —1 2 — 2 8 ＼ 跟