水利工程施工中混凝土溫度控制研究論文
水利工程施工中混凝土溫度控制研究論文
摘要:水利工程混凝土施工溫度控制歷來是工程施工難點和重點，長洲水利工程透過科學溫度控制措施有效控制混凝土溫度，充分保障了工程質量。現將以長洲水利工程為例對水利工程混凝土施工溫度控制進行探討，首先將對長洲水利工程概況和工程施工難點進行介紹，並在此基礎上探討工程混凝土施工中具體溫度控制措施。
關鍵詞:水利工程;混凝土;溫度控制
1工程概況
長洲水利工程地處梧州市，採用混凝土重力壩。該水力工程壩長為530．80m、最大壩高49．60m、壩底最大寬度95．0m，大壩混凝土澆築總量為58萬m3。該工程所在地區為亞熱帶氣候，不利於混凝土澆築控制，工程壩址為花崗岩壩基，會對混凝土產生較大約束力。本工程施工存在以下難點:工程最大倉號790．0m2，單倉澆築達2356．4m3;工程施工期間高溫持續，並伴隨頻繁氣溫驟降;進水口具有較大鋼筋制安量，需長時間停歇;過長製冷供水線路產生大量熱損耗。
2混凝土溫度控制措施
2．1科學選擇材料
首先，使用低發熱量水泥。實際中控制水泥水化熱升溫的關鍵措施就是降低水泥使用量和使用低發熱水泥。多次實驗對比後，本工程膠凝材料選擇福建漳州廣豐水泥廠產生的熱矽酸鹽水泥(P．O42．5)其次，外加劑摻加。摻加外加劑後混凝土和易效能夠得到改善，混凝土水泥水化熱顯著降低，水泥出現水化熱峰值時間被延緩，出現混凝土溫度峰值時間被推遲，更加有利於混凝土溫度控制的實現，同時也使得混凝土質量得到有效保證。該工程選擇的減水劑和粉煤灰分別為福建建科院JM－Ⅱ高效緩凝減水劑和福建大唐電廠Ⅱ級粉煤灰。
2．2對混凝土配合比進行最佳化
首先，科學設定骨料級配，以獲得骨料大小均勻的混凝土，使單位水泥用量降低。透過實驗發現，增加混凝土級配可降低水泥使用量。所以本工程以三級配混凝土為主，鋼筋密集、各結構物周邊、孔洞使用一級配和二級配混凝土。其次，減小混凝土塌落度。實驗發現，混凝土塌落度減小1cm，水泥用量就能夠降低4～6kg。本工程多采用7～9cm、5～7cm塌落度混凝土，不易振搗部位(泵送混凝土、尾水椎管底部)選擇塌落度較高混凝土。再次，水泥水化熱發散速度和混凝土水灰有關，增大水灰比會增加水化熱發散速度。所以，應當將混凝土水灰比儘量降低、依據實驗和檢測結果，本工程使用0．50～0．60水灰比混凝土。
2．3降低出機口溫度
首先，控制預冷混凝土溫度回升。倉面振搗會提升預冷混凝土溫度，此時應採取措施進行防曬保溫，將溫度回升率控制在0．4以內。混凝土出機口溫度和混凝土澆築溫度存在以下關係:T機=TP－0．4(Ta－TP)，其中T機為混凝土出機口溫度、TP為混凝土澆築溫度、Ta當時氣溫。其次，控制風冷骨料。本工程中控制出機口溫度的關鍵手段之一就是風冷骨料，所以採用的施工工藝為冰水加一、二次風冷骨料拌和混凝土，在該施工工藝中利用冷風封閉迴圈冷卻拌和樓骨料出料倉和拌合系統調節料倉中的骨料，進而促進骨料溫度下降。另外攪拌過程中將冰屑加入混凝土，在冰融化時熱量能夠被吸收，進而促進混凝土出機口溫度降低。再次，檢測混凝土生產系統溫度。為實現對出機口混凝土溫度的有效控制，應當對混凝土各原材料溫度進行檢測，包括骨料製冷前後、水泥、拌和水溫溫度等，以對材料儲存、運輸的保溫防曬措施進行調整。
2．4運輸中的防熱遮曬
首先，進一步完善混凝土運輸裝置的構造，例如為防止混凝土因陽光直射升溫，在車廂上設定遮陽棚。具體實施中可用鋼管在車輛兩邊焊接支架，用滑環將防雨棚和鋼架連線，拌合樓接料後滑動滑環開啟遮陽棚，卸料後關閉遮陽棚。其次，衝擊降溫混凝土運輸車。進行樓受料拌合前，使用冷水沖洗車廂外側已達到降溫目的，防止混凝土因陽光被車輛吸收而升溫。再次，降低混凝土倒運次數和運輸距離。對混凝土運輸路線和過程進行科學規劃，儘量減小混凝土運輸距離，同時合理設定混凝土倒運次數，避免因路線過程過倒運次數過多而造成的混凝土溫度升高。
2．5控制澆築溫度
首先，對倉號內外部環境溫度進行控制。將噴霧設施安裝在倉號內，並依據需要開展噴霧操作，在霧化氣體凝結過程中大量熱量會被吸收，進而促進倉號內溫度降低，以形成對混凝土建築溫度倒灌的控制。其次，對混凝土澆築溫度和入倉溫度進行控制。實驗表明減小混凝土澆築溫度，能夠促進混凝土最高溫升降低，進而促進初凝時間延長，最終是混凝土現場質量控制和混凝土澆築效能得到改善。本工程依據本工程溫度控制要求和工程實際情況，本工程確定了不同時間不同部位的溫度控制值。再次，提升入倉澆築速度。在夏季進行混凝土澆築容易發生溫度倒灌，如果混凝土澆築連續性不夠，就會造成區域性初凝，甚至會出現施工冷縫問題，進而對結構物耐久性和整體性造成影響。為避免因溫度倒灌而出現的冷縫，應當對混凝土澆築施工方案進行最佳化，對資源進行合理配置，促進混凝土平倉振搗、吊運、運輸速度提升。強化施工縫面振搗。實際中出現混凝土層面裂縫的'重要原因之一就是新老混凝土面未有效接合，所以施工時應有效處理新老混凝土施工封面。
2．6混凝土養護
在強烈光照和高溫下，混凝土表面水分會迅速增發，混凝土表面幹縮裂縫就會增加，所以應當採取相應的混凝土養護措施。首先，水平面混凝土養護。混凝土澆築完成6～18h後，混凝土進入初凝狀態，此時應當透過人工灑水進行混凝土表面養護，同時應當注意未初凝混凝土面不可流入水，避免混凝土稀釋的發生。其次，永久面養護。混凝土拆模後進行灑水養護，日間養護採用不間斷水流，夜間養護使用間斷水流(養護和保持溼潤交替進行)。陰雨天氣將水管關閉。最後，側面養護。側面養護仍採用人工灑水方式，養護時間應當大於30d直至覆蓋。
2．7人工冷卻
水泥水化熱可產生70℃的最高溫升，相應的溫度可超過80℃。大體積混凝土內部要想符合設計溫控要求，就需要使用人工製冷措施。依據工程設計，本工程冷卻水管選擇黑鐵管，人工通水包括前期冷卻、後期冷卻。首先，利用前期冷卻降低新澆築混凝土水化熱溫升。冷卻水管依據蛇形佈置，水平距離為1．5m、垂直距離為2m，通水冷卻應當在澆築開始後4h內進行，前期冷卻時間應當控制在40d以上，該階段混凝土最高溫升不應超過37℃。其次，增加水管層次或降低水管間距。施工過程中澆築2m層時，可縮小冷卻水管間距或將塑膠冷卻水管加入到層中間進行初冷。再次，後期冷卻。該階段可使用河水，冷卻需連續進行45d以上，同時進行悶管檢查測溫，當滿足該澆塊準穩定溫度即可停止。
2．8佈置防裂鋼筋
為實現施工整體的有效控制，對於因佈置機械或調整高差而出現長間歇期的部位，可在試驗和論證後將Φ28@20防裂鋼筋佈置於該倉號周邊部位，為限制裂縫發生或預防裂縫佈置時應長短相間。本工程倉號在加設防裂鋼筋後，均未出現裂縫。
2．9低溫季節外露面保溫
氣溫降低會造成新澆築混凝土毛細管和孔隙水分凍結，這個過程中會出現體積膨脹，進而損害混凝土結構，最終對混凝土耐久性和強度產生影響。低溫環境進行混凝土澆築，在較大內外溫差作用下混凝土表面會有裂縫產生。正常溫度養護後混凝土能夠產生一定強度，此後低溫環境不會破壞其結構。所以，混凝土早期受凍預防是一項非常重要的工作。首先，11月至次年2月進行永久暴露面澆築，應當用保溫被覆蓋澆完拆模混凝土表面。混凝土澆築如果在3月～10月進行，那麼需要11月處進行保溫材料覆蓋和懸掛。其次，如果日氣溫在3d內持續下降6℃以上時，應當用聚乙烯片材覆蓋30d齡期混凝土。對保溫被無法覆蓋度地方(如鋼管預留槽部位)，使用草袋子進行覆蓋。再次，在10月末封堵進水口、廊道等部位，並用保溫燈照射孔口。最後，如發生氣溫驟降，則應當將拆模時間推遲，並使用保溫材料覆蓋混凝土表面。
3結語
依據長洲水利工程成功施工經驗可知，水利工程混凝土溫度控制是一項長期而系統的工作，只有有效完成各階段控制工作才能夠保證工程質量。所以水利工程人員應當充分借鑑長洲水利工程混凝土溫度控制經驗，並依據工程實際要求和具體情況開展溫度控制工作，只有這樣才能夠有效控制溫度裂縫，提升工程施工水平。
參考文獻:
［1］範歡齊．關於工程施工中的混凝土溫度與裂縫控制的探析［J］．科技資訊，2013，(23):358．
［2］裴銀花．關於水利水電工程混凝土施工的問題與對策的探析［J］．門窗，2013，(12):173，177．
［3］王焰駒．碾壓混凝土重力壩工程中溫度控制施工技術［J］．水利技術監督，2014，(2):60－62．