坪底水库混凝土重力坝温控措施及效果分析

郭仲敏

（山西省水利水电工程建设监理有限公司 山西太原 030002）

1 工程概况

石楼县坪底供水工程取水枢纽位于屈产河中游坪底河段，水库总库容744×104m3，是一座以生产、生活供水为主，兼顾防洪的小（1）型水利工程。取水枢纽为混凝土重力坝，最大坝高37.5m，坝顶长134.1m。

坪底水库混凝土坝共分为8个坝段，从右至左分别为：1# 右挡水坝段，2#、3#、4# 溢流坝段，5#、6# 底孔冲沙坝段，7#、8#左挡水坝段。每相邻坝段间设伸缩缝，在上游坝面设置铜止水和橡胶止水，下游坝面设橡胶止水，设计上不设纵缝。

大坝按浇筑部位不同分为Ⅴ个区。其中混凝土用量最大的基础混凝土和坝体混凝土分别采用C15W6和C15混凝土。

2 混凝土温控措施

由于混凝土中水泥水化要产生热量，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，造成坝体内外温差过大，其所产生的温度应力可能使混凝土产生裂缝。因此，大体积混凝土温度控制的主要任务是控制温差。本工程采取的混凝土温控措施主要有以下几个方面。

2.1 减少混凝土的发热量

2.1.1 减少单方混凝土水泥用量

第一，根据设计混凝土分区要求，基础混凝土和坝体混凝土采用了低等级的C15混凝土，从而减少了水泥用量。

第二，改善骨料级配，增大骨料粒径。C15混凝土配合比中，石子采用了三级配，其中，粒径5～20mm石子的占总重量的40%，20～40mm的占30%，40～80mm的占30%。

第三，在混凝土中掺用粉煤灰，用量占水泥用量的25%。

第四，采用高效减水剂。在C15W6和C15混凝土中掺加的聚羧酸高效减水剂分别占水泥用量的9%和3%，节约了水泥用量，减少了混凝土发热量。

本工程每立方米混凝土材料用量详见表1。

2.1.2 水泥选用

根据规范要求，结合当地水泥供应商情况，本工程选用普通硅酸盐42.5散装水泥。

表1 每立方米混凝土材料用量表

2.2 降低混凝土的入仓温度

2.2.1 合理安排浇筑时间

在施工组织上，2012年冬季浇筑基础混凝土，采取了对搅拌用水加温、混凝土表面覆盖保温等措施。2013年高温季节到来前完成了坝高20m高程以下断面较大的坝体混凝土浇筑。在高温季节，混凝土浇筑施工中尽量避开每天的高温时段，充分利用晚上时间浇筑混凝土。

2.2.2 降低原材料温度

（1）提前储备水泥，降低水泥使用前的温度。

（2）高温季节施工时，为防止太阳暴晒导致砂石料温度升高，骨料场搭建了遮阳棚；对骨料适时适量洒冷水降温；骨料的堆高不低于6m；保证足够的材料储备。

2.3 加速混凝土散热

2.3.1 采用自然散热冷却温度

根据浇筑混凝土时的季节和气候条件，结合大坝的施工部位、结构形式和断面尺寸，确定混凝土每次浇筑厚度：坝基部位1.5m；坝基以上部位不超过2.5m，避免浇筑层过厚混凝土不易散热。上下层浇筑时间间隔不低于7d，以便混凝土充分散热冷却。

2.3.2 在混凝土内预埋水管通水冷却

在混凝土内预埋冷却水管，通循环水进行冷却降温。具体做法是：混凝土浇筑前布设S型管网，钢管采用D40薄壁钢管，弯头用聚乙烯管连接，每2m厚布置一层，排距为2m，待混凝土浇筑完成8 h后开始注入循环冷水。混凝土内部温度与水温之差不超过25℃，每天降温幅度不超过1℃。

2.3.3 在混凝土内预埋降温盲管

混凝土浇筑前，在混凝土浇筑仓块内埋设D200mm混凝土降温盲管。混凝土降温盲管随混凝土浇筑而升高。利用降温盲管，不但可以散发混凝土内部热量，还可以利用此管人工观测混凝土内部温度。降温水管和降温盲管布置见图1。

图1 降温水管和降温盲管布置示意图

2.4 高温季节施工温控措施

（1）优化混凝土运输方案，缩短运输及卸料时间。

（2）浇筑现场配置足够人力、机械，加快入仓后并及时平仓振捣。

（3）混凝土平仓振捣后，采用隔热材料及时覆盖，缩短混凝土的曝晒时间。

3 温度观测及温控效果分析

3.1 温度计的安装

按设计要求，在浇筑混凝土前，分别在溢流坝段（0+046.45）和冲沙坝段（0+091.45）安装温度计11支和10支，进行混凝土内部温度的观测。两断面的温度计布置详见图2和图3。图中高程为相对高程，单位为m；长度单位为mm。

3.2 温度观测

温度计安装完成后，分别对初始温度、混凝土内部温度和天气温度进行了观测，详见表2。

图2 0+046.45断面T-Y系列温度计布置示意图

图3 0+091.45断面T-D系列温度计布置示意图

3.3 裂缝检查和温控措施效果分析

（1）2014年10月25日，通过对坝体混凝土表面、廊道内进行检查，没发现裂缝。

（2）在埋设的21支温度计中，有16支温度计在1～5天内达到峰值，符合一般规律。

（3）观测到的21组温差数据中，有18组小于30℃，14组小于25℃，坝体内外温差普遍较小。

（4）各坝段沿坝轴线最大长度19.15m，垂直坝轴线最大长度为39m，坝体断面尺寸较小。

综合分析以上检查结果及观测数据，笔者认为施工中采取的温控措施效果明显。同时坝体断面较小也是坝体没有产生裂缝的重要因素。

表2 坝体内外温差对比表（温度单位：℃）