西藏的气候特征及其对混凝土性能的影响.pdf

水 力 发 电 第 3 8 卷第 6 期 2 0 1 2年6月 西 藏 的 乏 候 特 征 及 其 对 混 凝 土 性 能 的 善 乏 响 周世华 ，汪在 芹 ，李 家正 ，严建军 ( 长 江水利委 员会长江科学院 ，湖北武 汉 4 3 0 0 1 0 ) 摘要 ：结合西藏水利工程的运行状态 ，分析了该地 区的气候特征及其对混凝土性能 的影响。与我 国其他地区相比， 西藏的年平均辐射量非 常高， 日温差大 ，气候干燥 、少雨 、多大风。混凝 土材料 的耐久性设计应根据环境条件进行 分类设 汁，但 日丽国内尚无完整的关 于高寒地区混凝土耐久性技术的研究资料 ，急需开展相关研究 。 关键词 ：气候特 ：混凝土 ；耐久性 ；西藏地区 Cl i ma t i c Ch a r a c t e r i s t i c s o f Ti b e t a n d i t s I n flu e n c e o n Du r a b i l i t y o f Co n c r e t e Z h o u S h i h u a ， Wa n g Z a i q i n ， L i J i a z h e n g ， Y a n J i a n j u n ( C h a n g j i a n g R i v e r S c i e n t i fi c R e s e a r c h I n s t i t u t e ， Wu h a n 4 3 0 0 1 0 ， H u b e i ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Ac c o nl i n g t o t h e c o n di t i o n s o f h y dr a u l i c e n g i ne e r i ng i n Ti b e t ，t h e c l i mat i c c h a r a c t er i s t i c s o f Ti b e t a n d i t s i n flue n c e on p e r f o r ma n c e s o l c o nc r e t e a r e a n a l y z e d he r e i nCo mpa r i n g wi t h o t h e r r e g i o n s i n Ch i na ，Ti b e t h a s hi g he r a nn u a l a v e r a g e s fla r r a di a t i o n e n e r g y ，g r e a t e r da i l y t e mp e r a t ur e d i f f e r e nc e ，mo r e dr yn e s s ，l e s s r a i n f a l l a n d n l o r e g a l e s The d ur a bi l i t y d e s i g n o f c o nc r e t e s h o ul d be c o n d uc t e d b a s e d o n t he e nv i r o n me n t ，b ut t he c o mp l e t e r e s e a r c h da t a o n c o nc r e t e d ur a b i l i t y i n hi g h a n d c o l d r e g i o n s c a n n o t b e o b t a i n e d a t p r e s e n t ， S O t h e s e s h o u l d b e s t u d i e d i mme d i a t e l y Ke y W o r d s ： c l i ma t i c c h a r a c t e r i s t i c s ； c o n c r e t e ； d u r a b i l i t y ； T i b e t 中图分类号 ： P 4 ( 2 7 5 ) ；T V 4 3 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 4 4 0 4 0 引言 我 两 部 地 水 资 源 丰 富 ，是 近 期 及 未 来 水 利 水 电 开 发 的 重点 。 作 为 应 用 最 为 广 泛 的 建 筑 材 料 混 凝 土 ，将 存 西 部 地 区 未 来 水 利 水 电 建 设 t I 发 挥 要 的 作 ，L H。 水 利 水 电 工 程 是 关 系 到 国 计 民 牛 的 基 础 设 施 必 须 采 取 有 效 措 施 以 保 证 T 程 的 运 行 状 态 和 服 役 寿 命 。其 中 确 保 混 凝 土 耐 久 性 是 非 常 重 的措 施 之 一 。 影 响 混 凝 土 耐 久 性 的 闻 素 是 多 方 面 的 ， 如 材 料 配 合 比 、施 T 成 型 方 法 、养 护 环 境 等 。 在 材 料 配 合 比 相 同 、施 1 ： 成 型 方 法 一 致 时 ，混 凝 土 性 能 主 要 取 决 于 养 护 环 境 I I 如 巴 沙 姆( B a s h a m) 嘲 发 现 ，过 高 的 甲 _ 期 养 护 温 度 使 混 凝 土 早 期 强 度 增 长 更 快 ，但 后 期 强度 增 长率 降低 ；维 伯克( Ve r b e c k) 6 1 等认 为 ，高 温 养 护 时 水 泥 颗 粒 表 面 所 形 成 的 致 密 层 阻 止 了水 分 的进 入 ，从 而使 其 后 期 的水 化 程度 降 低 。 与其 他地 I叉 ： 相 比 ， 藏 地 地 势 高 ， 地 形 条 件 复 杂 ， 以及 受 高空大 气 环 流 和太 阳辐射 等 因 素影 响 ，形 成 r以低 温 、十 燥 、多 J x L 、缺 氧 、 域 差异 和 垂直 变 化 显 著 襄 羹 潞 ， 一 o 、 6 为 特 的 高 原 气 候 这 对 混 凝 材 料 的 耐 久 全 产 生 很 大 的 影 响 南于两 部 高 寒地 经 济 发 腱水 相 对 落后 ， 已 建 大 中 型 水 利 枢 纽 工 程 很 少 ，可 供 借 鉴 的 经 验 卜分 有 限 ， 因 此 目前 国 内 尚 无 完 整 的 高 寒 地 I 混 凝 土 耐 久 性 技 术 的研 究 资 料 。 本 文 以 两 藏 水 利 T 程 为 研 对 象 ，综 合 分 析 了 西 藏 的 特 征 气 候 环 境 及 其 对 混 凝 土 性 能 的 影 响 ，可 为 高 寒 地 混 凝 土 耐 久 性 的 关 键 技 术 研 究 提 供 基 础 资 料 。 1 西藏的气候特征分析 1 1太阳 日照 与辐射 我 罔 部 分 地 区 日照 时 数 的 统 计 分 析 情 况 1、 从 多 年 平 均 值 来 看 ，我 国 北 方 及 两藏 的 =_i 照 时 数 较 收稿 日期 ：2 0 1 1 - 0 8 3 l 基金项 目：水利部公益性行 业科研 譬项经 费项 日( 2 0 0 9 0 1 0 6 6) ： 长江科学院 中央级公益科研 项 日( C K S F 2 0 1 0 0 1 3 ) 作者简介 ：周l =I=l= 华 ( 1 9 7 9 一 ) ，男 ，安 徽东至 人 ， 【 程 师 ， t舞 从事水工混凝 土研 究工作 第 3 8卷第 6期 周世华， 等： 西藏的气候特征及其对混凝土性能的影响 长 ，其 中拉 萨 最 高 ，而 南方 地 区较 短 ，如 江 苏 昆 山 的 年 日照 时 数仅 6 8 9 h，拉 萨 、两 藏 山 南 地 区 、新 疆 石 河 子 的 年 日照 时 数 均 在 2 5 0 0 h以 上 。 我 国 不 同地 区 的 太 阳 年 均 辐 射 量 见 图 1 。从 图 1 可 以看 出 ，西 藏 的一 些 地 区 ，如 掩 萨 、阿 里 、 日喀 则 ， 年 平 均 辐 射 量 非 常 高 ，是 内陆 城 订 了 的 2倍 左 右 。 我 国不 同地 区紫外 线 辐 射量 的逐 月 变化 趋 势 统计 分 析结 果 见 网 2两藏 拉 萨 地 区 的 紫外 线 辐 射 日总 量 是 内 陆 城 市 的 1 5 2 5倍 。从 逐 月 变 化 情 况 来 看 ，拉 萨 地 区 7月 1 0月 的 紫 外 线 辐 射 最 强 ， 1月 4月 紫 外 线 辐 射 最 低 。 每 呈 删 血 重庆 市 上海 市 武汉市 北京市 拉萨市 狮泉河 ( 阿里地区) 绒布寺 (日喀则地区) ， ； - j ： 么 i ： ， ； ! 乡 刍 1 。 0 2 o o 0 4 0 0 0 6 O o o 8 o 0 0 年平均辐射量， MJ m 2 图 1 我国不 同地 区的太阳年平均辐射量 月份 图 2 我 国不 同地 区的紫外线辐射平均 E l 总置 1 。 2 日温差 根 据 中 国 统 计 年 鉴 ，统 计 分 析 儿 个 主 要 城 市 的 多 年 平 均 气 温 可 知 ，海 口 地 区 的 年 最 高 气 温 最 高 ， 黑 河 地 区 的 年 最 低 气 温 最 低 。 几 个 主 要 城 市 多 年 平 均 日温 差 的 统 计 分 析 如 图 3所 示 。 南 图 3可 知 ，两 藏 的 日温 差 非 常 大 ，为 全 罔最 高 ，尤 其 是 1 0月 4 月 ， 如 那 曲 地 区 2月 份 的平 均 日温 差 可 达 到 2 0 。 赠 口 露 月 份 图 3几个城市的多年月平均 日温差统计 西 藏 那 曲地 的查 龙 水 电站 ，年 最 冷 月 的月 平 均 气 温 为一1 3 8 ，极 限最 低气 温 达 一 41 2 c C。年 气 温 正 负 变 化 交 替 次 数 达 1 8 7 次 ，结 冻 厚 度 约 为 1 0 m，混 凝 土 结 构 极 易 发 生 冻 融 破 坏 。 1 3相 对湿 度 根 据 中 国统计 年 鉴 ，2 0 0 9年度 全 国主要 城市 的 月相 对 湿 度 见 图 4，其 中拉 萨 的 相 对湿 度 最 低 。对 乌鲁 木 齐 、拉 萨 及西 藏 山南地 区等 几个 城 市 的相 对 湿度 情 况进 行 资 料 收集 与 统计 ，分 析得 到 的相对 湿 度 逐 月 变 化 情 况 见 图 5。 从 图 中 可 以 发 现 ，西 藏 的 相对 湿 度在 夏 季 较 高 ，冬 季较 低 ，新疆 的情 况 正好 相 反 。 1 4平 均风 速 根 据 拉 萨 市 气 象 站 1 9 8 0年 2 0 0 3年 间 的 观 测 数 据 来 看 ，拉 萨 3月 的 月 平 均 风 速 最 大 ，为 2 4 4 m s ； Wl t e r ) ( J l r Vo 1 3 8 6 水 力 发 电 2 0 1 2年 6月 赠 霞 靶 霞 图 4几个城市 2 0 0 9年度 的月相对湿度统计 图 5几 个 城 市 的 月相 对 湿 度 统 计 8月 最 小 ，仅 为 1 5 6 m s 。 风 向 以 西 南 偏 西 为 主 。我 同部 分地 ： 的月 平均 风速 的统计 结果 见表 2 。 由表 2 可知 ，两 藏 一 地 ， 如 山 南 、那 曲 地 的 月 平 均 风 速 相 对 较 高 ，年 平 均 风 速 可 达 2 5 m s以 上 ：而 重 庆 地 的 年 平 均 风 速 不 到 1 0 m s 。 1 5大风 日数 我 国 气 象 部 门 规 定 ， 一天 中 只 要 某 一 瞬 时 风 速 达 到 8级 或1 7 m s以 上 时 ， 这 一 天 就 记 为 大 风 日 ， 而 不管 大 风 的持 续 时 间是 多 久 。一 年( 或 月 ) 中的 大 J x L 总 日数 ，就 称 为 这 一 年( 或 月 ) 的 大 风 日数 拉 萨 市 的 多 年 平 均 大 风 日数 为 2 6 3 d，风 向 基 本 为 两 南 偏 西 。 大 风 主 要 集 中 于 2月 6月 ， 占 全 年 大 风 日数 的 6 9 5 。 其 中 3月 最 多 ， 达 5 0 d；8月 最 少 ，仅 有 0 5 d 。 我 国 部 分 地 大 风 日数 的 统 计 结 2 西藏特征气候对混凝土性能的影响分析 温度 、湿 度 和 风速 等 均是 影 响混 凝 士性 能 的重 要 因 素 。 从 西 藏 的 气 候 特 E 来 看 ，混 凝 土 材 料 主 要 面 临 以 下 问 题 ： ( 1 )空气 干 燥 ，湿 度 低 ，大 风 日数 多 ，蒸发 超 大 ，导 致新 拌 混 凝 土 的坍 落 度 损 失极 快 ，给 施 丁带 来 不 利 影 响 。 ( 2 ) 水 分 蒸 发 速 度 快 ， 混 凝 土 尤 其 是 早 龄 期 混 凝 土 极 易 产 生 失 水 收 缩 裂 缝 。 ( 3 ) 日温 差 大 ，正 负 温 交 替 频 繁 ，使 混 凝 土 常 处 于 冻 融 循 环 环 境 中 而 遭 受 冻 融 破 坏 。 ( 4) 混 凝 土 是 多 元 复 合 材 料 ，材 料 各 组 分 的 热 学 性 能 差 异 较 大 ，尤 其 是 骨 料 与 水 泥 浆 体 的 线 膨 胀 系 数 。 由 于 两 藏 E l 温 差 变 化 很 大 ，混 凝 土 内 部 各 组 分 常 处 于 热 胀 冷 缩 过 程 中 ， 导 致 混 凝 土 大 I 组 分 热 变 形 不 一 致 而 j l 现 疲 劳 破 坏 问 题 。 ( 5 ) 日照 时 数 长 ，辐 射 强 烈 ，直 接 影 响 到 结 构 物 表 层 混 凝 土 的 性 能 发 展 趋 势 。 混 凝 土 材 料 的 耐 久 性 设 计 应 根 据 环 境 条 件 进 行 分 类设 计 。西 部 高寒 地 区 ，其 地 理位 置 特殊 地 质 气 候 条 件 复 杂 ， 自然 环 境 恶 劣 ， 而 我 同 日前 尚 尢 完 整 的 高 寒 地 混 凝 土 耐 久 性 技 术 的研 究 资 料 大 I 此 ， 为 保 障 西 藏 水 利 水 电 T 程 的 安 全 运 行 需 结 合 藏 的 气 候 特 征 ，从 设 计 、材 料 、施 T 等 方 面 深 入 开 展 研 究 ，以 确 保 混 凝 土 材 料 的服 役 寿 命 。 3 小结 ( 1 ) 我 国 两 藏 的 日照 时 数 较 长 ，年 日照 时 数 均 在 2 5 0 0 h以 上 。 拉 萨 、阿 里 、 口喀 则 地 区 的 年 均 辐 射 量 非 常 高 ，是 内 陆 城 市 的 2倍 左 右 ， 紫 外 线 辐射 E t 总量 是 内陆城市 的 1 5 2 5倍 ， ( 2 ) 西 藏 的 日温 差 最 大 ， 尤 其 是l 0月 4 门 ， 如 那 曲地 区 2月 份 的 平 均 日温 差 可 达 2 0 o C。 ( 3)西 藏 气 候 十燥 、湿度 低 、少 、多 大 风 。 如 t lj 南 、 那 曲 地 的 月 平 均 风 速 相 对 较 高 ，年 平 均 风 速 可 达 2 5 m s以 上 。 拉 萨 市 的 多 年 平 均 大 风 日数 果 见 表 3 。 由 表 3可 知 ， 省 会 城 市 中 长 春 、 拉 萨 的 达 2 6 3 d， 主 要 集 中 于 2月 6月 ， 伞 年 大 风 日数 大 x L E l 数 较 多 。 的 6 9 5 。 表 2月平均风速的统计结果 f1 1 s Il ， r， ，I N 6 第 3 8 卷第 6期 周世华， 等 ： 西藏的气候特征及其对混凝土性能的影响 ( 4) 混 凝 土 材 料 的 耐 久 性 设 计 应 根 据 环 境 条 件 进 行 分 类 设 计 。为 保 障 西 藏 水 利 水 电工 程 的 安全 运 行 ， 需结合 西藏 的气 候特征 ，从设计 、材料 、施工等 方面 开展深入 的研究 ，以确保混凝土材料 的服役寿命 。 参考 文献 ： 1 T a n K e - f e u g , N i c h o l s J M P e r f o r ma n c e s o f C o n c r e t e u n d e r E l e v a t e d C u 6 n g T e mp e r a t u r e J 1 J o u r n a l o f Wu h a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ( Ma t e r S c i F d ) ， 2 0 0 4 ，1 9 ( 3 ) ： 6 5 6 7 2 周世华 ，王 迎春 ，董维佳 高温低 湿的 自然养 护对混凝 土性能 的影响 J 混凝土 ，2 0 0 7 ( 4 ) ： 2 3 2 5 3 B e r h a n e乙 E v a p o r a t i o n of Wa t e r f r o m F r e s h Mo r t a r a n d C o n e r e a t D i f f e r e n t E n v i r o n m e n t a l C o n d it i o n s J AC I J o u ma l , 1 9 8 4 ( 1 1 ) ： 5 6 0 - 5 6 5 4 周世华 ，王迎 春 ，苏杰 不同养护 条件下混凝 土耐久性 的研究 cl 超 高耐 久 性 混 凝 土结 构 技 术 国 际研 讨 会 武 汉 ，2 0 0 7 ： 2 8 5 - 2 9 0 5 B a s h a m K D Ho t We a t h e r A f f e c t s F r e s h C o n c r e t e J C o n c r e t e C o n s t r u c t i o n ， 1 9 9 2 ( 7 ) ： 5 2 3 - 5 2 4 6 V e r b e c k G J ，He l mu t h R H S t r u c t u r e a n d P h y s i c a l P r o p e r t i e s o f C e me n t P a s t e C P r o c e e d i n g of t h e 5 t h I n t e r n a t i o n a l C o n g r e s s o n t h e Ch e mi s t r y o f Ce me n t To k y o ，1 9 6 8 ：1 8 4 -1 9 3 7 新浪网 各城市历 史气候 E B O L h t t p ： p h p w e a t h e r s i n a c o n c n wh d_l i s t p h p ? d p c =1 8 中华人 民共 和国国家统计 局 年度数据统计 D B O L h t t p ： w ww s t a t s g o v c n tj s j n d s j 9 中国气 象 科学 数据 共 享 服务 网 D B O L h t t p ： c d c e ma g o v c n i n d e x j s p 1 0 L i a o G o n g y u n ， H u a n g X i a o m i n g ， B a S a n g D u n z h u A n t i U l t r a v i o l e t Ag i n g Te s t s of As p h a l t s Ad a p t i n g t o En v i r o n me n t i n Ti b e t a n Pl a t e a u o f C h i n a J J o u ma l o f S o u t h e a s t U n i v e r s i t y( E n g l i s h E d i t i o n ) ， 2 0 0 8 ， 2 4 ( 4 ) ： 5 0 3 - 5 0 7 ( 责任 编辑常 青 ) 四川省大渡河枕头坝一级水 电站项 目通过 国家核准 为合 理开发利 用大渡河 水能资源 ，增 加四川电网电力供应 ，满足用电增长需要 ，变资源优势为经济优势 ，促进地区经济社 会 可持续发展 ，2 0 1 2年 3月 l 1 3，国家发展改革委印发“ 发改能源 2 0 1 2 5 2 7号”文件 ，同意建设 四川 大渡河大渡河 枕头坝 一 级 水 电站 工 程 。 四川大渡河大渡河枕头坝一级水 电站总装机容量 7 2万 k W年均发 电量 3 2 9亿 k W h 。电站以 5 0 0 k V一级电压 接人 四川 电 网 系 统 。 四川大渡河大渡河枕 头坝项 目由中国国 电集 团公 司 、国电电力发展 股份有 限公 司和 四川川投 能源股份 有限公 司共 同出资 组 建 的国 电大渡河 流域水 电开 发有 限公 司负责 建设 和管理 ，由中国水 电顾 问集 团贵 阳勘测 设计 研究 院 负责勘 测设 计工 作 。 ( 杨 华 )