水利水电工程大体积混凝土温控探讨

翟李明

摘 要：本文主要阐述了水利水电工程大体积混凝土温控措施，同时对温控的效果做了简要解析，简单总结了在高温条件下大体积混凝土温度控制的基本思路。

关键词：大体积混凝土；温控；水利水电工程

1 概述

大体积混凝土温度控制是水利水电工程施工中时刻面对的焦点，笔者以从事过的某工程为例，浅述混凝土施工中的一些体会。

所举例的工程位于北非，该工程是以发电为主要功能、农田灌溉为辅的水电枢纽项目。大坝全长约10km，全部属于地上水工建筑物。主坝包括3种坝型，其一是混凝土重力坝，其二是粘土心墙坝，其三是混凝土面板堆石板。大坝建造完工后，总装机容量1250MW。大坝混凝土总量高达180万m3，其中大体积混凝土涉及溢流坝闸墩和堰体、非溢流坝、过渡段挡墙，以及厂房等各个部位，占混凝土总量的比例较高，大体积混凝土温度控制在本工程中尤为重要。

2 气候条件

本项目作业现场是热带沙漠气候，温度高，白天与晚上有较大的温度差。年均气温在29.2℃左右，月均气温在35.1℃上下；雨水少，蒸发严重，年均降雨量在20～50mm左右，而蒸发量超过2000mm；除河床两岸约100m范围内有植被外，其余区域基本为沙漠和戈壁。

3 混凝土温控的必要性

在大体积混凝土中，温度控制十分关键。主要是因为：其一，是防止坝块的温度裂缝，这是厂坝工程温控的核心；其二，是防止坝体接缝灌浆后接缝再度张裂；其三，是调整和改善坝体的温度应力。

4 混凝土温控要求

混凝土入仓最大温度允许值与浇筑后的温度分布，应当在混凝土浇筑以前由专业监理工程师依据实际使用的水泥、混凝土配合比与相关系数制定，或者现场检测确定。通常情况下，混凝土浇筑以后形成的最高温度应低于45℃，而且混凝土浇筑过程中，温差不应高于20℃。除非工程师另外批准，否则所浇筑的混凝土温度应当达到下述标准：在厂房、溢流坝、混凝土结构物及取水口浇筑的大体积混凝土与结构混凝土，其温度应当低于28℃。

5 混凝土温控对策

按照技术规范中有关混凝土温度控制的要求，结合当地的气候条件等因素，本工程对大体积混凝土施工采取过程控制的方法，即对混凝土拌和、运输、浇筑和养护分别控制。

5.1 配合比控制

改进配合比，减小水化热温升。即减少水泥用量，通过采用低砂比例、低水泥比例、低坍落水平和添加高效减水剂的方式，来优化配合比。

该项目使用普通硅酸盐水泥，此水泥2天水化热大概是220J，7天水化热大概是300J。利用一级粉煤灰替代一些普通硅酸盐水泥，来延长混凝土凝结时间且让混凝土形成较大的强度与减小温度较高的状况下混凝土的坍落度损失率。另外，添加高效减水缓凝外加剂提高混凝土的流动性，避免由于混凝土温度增高而造成的水量增加，确保了混凝土的硬度。因为增添了缓凝剂与减水剂而造成的坍落度损失通过增加初始坍落度来补偿。

5.2 拌和控制

（1）对骨料采取风冷等预冷措施，采用冷水进行混凝土拌和。

通常情况下，粗骨料温度每下降1℃或水温降低2℃，混凝土温度均相应下降约0.5℃。

为降低混凝土骨料温度，采用的方法有：在骨料料仓顶部搭设遮阳棚避免太阳直射；通过骨料仓库中的一次风冷与拌合楼中的再次风冷，让骨料温度下降为7～12℃；采用温度为1℃的拌和水，冷却水的水罐和管道做保温处理。

（2）混凝土拌制过程中采用高效缓凝型减水剂，改善混凝土和易性、流动性和延缓凝结时间。掺入一定量的粉煤灰，改善混凝土的可泵性，减少水泥用量，以降低混凝土的水化热。

5.3 运输和入仓控制

为减缓混凝土温度的升高，主要采取的措施有：

（1）合理安排开仓时段，尽量缩短高温时段的混凝土施工。笔者曾在苏丹北部、巴基斯坦等长年炎热的地方从事水利水电工程施工管理工作。

这些地区虽然气候炎热，但是往往昼夜温差较大。高温时段的施工时，利用白天进行仓面准备和验收，夜间浇筑混凝土，是一种行之有效的方法。此方式在苏丹、巴基斯坦、尼日利亚、马来西亚、菲律宾等所有混凝土施工区域运用。

（2）在混凝土水平運输过程中保温。对于二级配及以下混凝土，采用混凝土搅拌运输车运输，泵送方式入仓。运输时采取在混凝土罐外包泡沫保温被隔热的方式保温。根据混凝土运输距离、运输设备工作效率和混凝初凝时间，结合现场施工经验，合理布置交通道路和调配运输车辆。及时处理混凝土入仓设备（混凝土托泵、混凝土泵车及布料杆等泵送设备）堵塞等问题，使浇筑连续进行，最大限度地减小混凝土的等待时间。

三级配混凝土主要采用自卸汽车运输。采取措施加快混凝土运输、确保交通运输顺畅、不断优化运输路线和运输车辆的数量。同时采用胎带机、皮带运输机等先进的入仓设备，从而确保浇筑顺利进行。

（3）尽量使入仓设备处于遮阴处，必要时设防遮阳棚，在混凝土输送设备和泵管上覆盖湿麻布保温。温度过高时，还可采用喷雾的方式降低仓内温度。

仓号面积较大时，采用门、塔机和吊罐辅助的方式，及时覆盖主要浇筑设备难以到达的部位，确保混凝土上一层在初凝之前被覆盖并振捣完成。

5.4 养护控制

混凝土浇筑前，对施工缝、模板和钢筋洒水进行湿润养护，但水量不宜过多。混凝土施工完毕后，对混凝土表面洒水养护，并覆盖湿麻袋、草帘等作为保温层，以确保混凝土在湿润状态下硬化。

6 温度监测

现场实际监测顯示，C25常态二级配混凝土和三级配混凝土水化热温度上升都较低，大体积混凝土内部温度在40℃以下。C25二级配泵送及一级配大体积混凝土内部温度约为50℃。C37混凝土水泥用量大，实测大体积内部混凝土温度达60～70℃。温度检测结果显示，混凝土内外温差基本控制在20℃以内。经过采用上述有效的混凝土温度管理措施，该项目大体积混凝土的温度基本控制在了允许范围内。

7 温控效果

该项目大体积混凝土施工时段历时约五年时间。从现场情况来看，混凝土表面较少出现因温度应力产生的裂缝问题。笔者认为，这与该项目采取上述有效的措施，以及合理配筋改善了混凝土的拉应力有关。

对于施工中出现的少量新浇筑混凝土表层龟裂的问题，采取喷雾润湿和重新振捣即可有效的消除。对未第一时间处置的表面干缩裂缝，通过钻芯检查发现深度最多不超过30cm，未进一步发展。对此类裂缝，在下层混凝土浇筑前进行凿毛处理，与下层混凝土一同浇筑即可解决。

8 其他改善措施

水利水电工程混凝土温度控制，历来是行业内讨论的热点。除上述有效的控制措施外，尚有些经过实践检验的有效方法，值得我们借鉴。

（1）采用蓄水养护的方式。凝土終凝后，在其表面蓄存一定深度的水养护。这样做，可以延缓混凝土内部水化热的降温速率，缩小混凝土中心和表面的温度差值，从而控制混凝土的裂缝开展。

（2）采取薄层浇筑的方式。薄层浇筑能有效散热，同时加快了混凝土浇筑速度和覆盖速度。

（3）适当增加预埋件。在合适部位加设铁丝网或小直径钢筋网作为抗缩钢筋网，寻找最合适的部位将成为以后温控的一个新课题。

（4）设置后浇带和控制缝，疏导或分散混凝土收缩变形。将大的仓号，划分为容易组织施工的小仓号，以达到温度控制目的。

（5）采取二次振捣的方法。二次振捣大约在初次振捣后一小时左右进行。二次振捣可以提高混凝土的密实度、抗渗性和强度，对控制温度裂缝的产生有重要意义。

9 结论

经过长期的现场实践和研究，现场施工技术人员和专家分析认为，由于本工程自然温度较高（夏季白天温度高达45℃，夜晚温度达32℃），尽管本工程主要采用的泵送混凝土内部温度达50℃，内外温度相差基本控制在20℃以内，混凝土本身抗拉强度足以抵御混凝土温度作用形成的拉應力，并未出现显著的裂缝。虽然，特殊部位浇筑了C37标号混凝土内部温度略高，但这些位置采用了双向配筋，增强了抵抗温度应力的能力，也没有明显的裂缝形成。

本工程采取的较为常规的温控措施在高温条件下是有效的。这将作为今后的大体积混凝土施工的宝贵参考，同时在今后的工程实践中，应尽可能多的创新和简化温度控制方法，更好的为水利水电工程施工服务，并推广到房屋建筑、市政及桥梁等各个土木工程施工领域。

参考文献

[1]汝乃华.重力坝[M].北京：水利电力出版社，1983.

[2]龚召雄主编.水工混凝土的温控与防裂[M].北京：中国水利水电出版社，1999.

（作者单位：唐山建设集团有限责任公司）