青兰渡槽大体积混凝土温控技术研究.pdf

青兰渡槽大体积混凝土温控技术研究 王立新，霍燚 （河北省水利工程局，河北 石家庄 !#$） 摘要：对平板支撑大体积混凝土施工质量、施工工艺及结构稳定等关键技术展开深入研究和分析论证。结合不同工 况采用温控仿真有限元模型程序，通过温度场、应力场等平板支撑混凝土结构计算和裂缝分析，研究混凝土温度控制及裂 缝防治措施，探索混凝土应力计算及裂缝防治新技术，找出变化规律，指导施工实践。图 # 幅，表 % 个。 关键词：大体积混凝土；温控；工程施工；仿真计算；有限元模型 !概述 青兰渡槽是大型分离式扶壁型式，为 $ 级建筑 物，设计流量为#8?ABC?#!$!#$，% 7 ,%. ,($ , 抗拉强度/9:; 7 ,%. ,($ , 5?AB(+/!#$，%(!*)$!#$，%&( !#$)$ 仓后及时平仓振捣，加快覆盖速度，缩短曝晒时间。 浇筑安排在下午 ! 时至次日上午 时进行， 并且白天仓面采用覆盖措施，避免阳光直射。 混凝土施工时，外界气温较高，为防止混凝土 初凝及气温倒灌，在仓面设置 ! 台仓面喷雾机，以 降低仓面小环境的温度，营造湿润小环境。 （#）控制水化热温升 埋设冷却水管进行初期通水，以降低混凝土最 高温度并削减内外温差，满足内外温差要求。冷却 水管的布置按照上述方案 $ 执行，单排 %& 管，水 管水平间距! ， 布置于厚度方向的中间部位，单根 水管长$( 。 在开始浇筑时即开始通水，前# )通水采用制 冷水，通水温度控制在 !$ * ! +， 以后通水采用地 下水，水温,( +， 通水流量为-$ ./01， 总通水时间 !$ )。 混凝土的测温初期! 2观察 ! 次，! )后每, 2观 察 ! 次并记录，气温和混凝土内部温度变化大时要 加大观测密度；做好温控过程中的数据记录和分 析，及时指导温控工作。 （$）热工计算 做好以上的温度控制，运输环境为, +， 采用 混凝土搅拌车运输!3 (4,$；泵送混凝土转运 , 次，自运输到浇筑时的时间为(4(5 2。 热工计算结 果是：混凝土的浇筑温度 !3 ,$4( +。 满足上述方案 $ 的内部温升和抗裂要求的计算 条件。 混凝土收面后采用 ! 层塑料薄膜和 ! 层棉毡覆 盖保温保湿，定期洒水保湿养护，养护时间不少于 , )。 对平板支撑结构下部进行围封，喷水保湿， 保持底部的温度和湿度。 #4,温度控制情况 通过实际测量，平板支撑混凝土浇筑温度均低 于,5 +。 混凝土仓面浇筑开始后即进行通水降温， 每, 2测冷却水管的进出水温，冷却水管通水的流 速为(46,5 * !4($! /7。 混凝土浇筑完成,# * -( 2后 混凝土内部最高温度达到最高8( +， 达到最高温度 , * - 2以后混凝土内部温度开始下降，冷却水出水 温度最高达到$- +， 混凝土表面温度最高为$5 +， 混凝土表面最高温度$5 +， 当时气温-5 +。 混凝土 内外温差不大于,$ +， 符合设计及规范要求，平板 支撑混凝土未发现裂缝。 实际测温结果比原方案计算最高温度要高，分 析原因是倾向于水泥较以前颗粒变细，早期强度提 高，水化热反应提前集中，降温水管运行不是像计 算设定那样稳定等因素造成。 !结论 大体积混凝土其裂缝形成的原因和客观因素复 杂，特别是在施工阶段，还掺杂有人为因素。根据 大体积平板支撑应力的仿真计算分析，影响平板支 撑结构裂缝的主要因素仍然是温变所致的温度应力 和混凝土收缩性自生变形应力。 （!）通过采用科学的施工方法和严格施工管理 措施，可以杜绝裂缝的出现。施工中，通过减小混 凝土内外温差、降低外界条件对混凝土变形的约 束、提高混凝土自身的抗裂能力等技术和管理措 施，可以达到混凝土防裂的目的。 （,）通过优选原材料和配合比，可以明显改善 混凝土的性能，结合使用外加剂，保证混凝土的强 度及抗渗、抗冻性能。 （-）从平板支撑不同部位温度和应力的计算结 果来看，混凝土裂缝的发生和发展可根据裂缝出现 的时间和启裂点位置来分，主要可分为温升期裂缝 和随后的降温期裂缝两类。温升期出现的裂缝都发 生在浇筑初期，裂缝的形式一定都是启裂于表面 的、由表向内扩裂的“由表及里”型裂缝，启裂点 往往位于混凝土表面的中心区域。它们主要是由混 凝土内外温差导致的，内部温度相对高的混凝土要 约束外部温度较低的表面混凝土的收缩变形，从而 产生表面温度拉应力。内外温差越大，早期表面拉 应力就越大，出现表面开裂的风险也越大。当表面 裂缝出现后，在外在不利因素的引导下，很可能向 纵深发展并最终成为贯穿性裂缝或深层裂缝。因 此，施工时要特别重视混凝土表面裂缝出现的可能 性和相应的施工防裂方法，混凝土的防裂工作首先 要设法防止温升期这类裂缝的产生。 ! 责任编辑吴昊 -5 小水电,(!$ 年第 ! 期（总第 ! 期）河北省水力发电工程学会学术交流会交流论文