拉西瓦混凝土施工温度控制.doc

拉西瓦水电站双曲拱坝混凝土施工温度控制王裕彪 （-中国水利水电第四工程局第一施工局 青海西宁 811700）摘 要 文章详细介绍了拉西瓦水电站双曲拱坝混凝土原材料选用，及对夏季、冬季施工中对混凝土温度控制的各项措施，从而达到了设计温控要求，效果显著，同时也积累了一些施工经验关键词 拉西瓦工程 双曲拱坝混凝土 温控一、概述拉西瓦水电站坝体结构型式为双曲拱坝，坝体建基面高程为2212.0m，坝顶高程2460.0m，其坝顶宽10m，拱冠处最大底宽49.0m，拱端最宽处55.0m，是黄河上游大坝最高的水电站，是我国高寒地区最高的薄拱坝。坝体从右至左共设22个坝段，其中10#-13#坝段为泄洪坝段，设有3个表孔，两个深孔，两个底孔，在9#、14#分设两电梯塔。拉西瓦水电站地处我国西北高寒地区，由于大坝为高寒地区修建的高薄拱坝，其坝体稳定温度要求达到7（仅为二滩、小湾、三峡的一半），而大坝不分纵缝，仓号最大边长4955m，加之坝址区岩石弹模很大、约束大，高薄拱坝砼标号高，单方水泥用量较高，这些均对大坝砼在浇筑过程中温控措施提出了严格要求。 拉西瓦水电站坝址为典型的半干旱大陆性气候。一年冬季长，夏季短，冰冻期为10月下旬至次年3月。气候干燥，年降雨量少，蒸发量大；冬季干冷，夏季光照时间长（2913.9h），辐射热强。一年之中寒潮出现频繁，全年平均10.2次，各月均有出现，年冻融循环达117次，日温差15的天数全年平均有109天，各月均有出现。拉西瓦水电站坝址气象要素表序 号项 目数 值1多年平均气温7.202月平均最高气温25.303月平均最低气温-13.904绝对最高气温34.05绝对最低气温-23.806多年平均相对湿度50%7多年平均降水量254mm8多年平均蒸发量2110mm二、原材料选用龄期水化热(kJ/kg)永登水泥大通水泥1d1721532d2031873d2202074d2322205d2452336d2542457d2622541.水泥：拉西瓦大坝采用水泥两种分别为永登水泥和大通水泥，从两种水泥的水化热比对试验结果来看，3d、7d永登水泥水化热分别为220kJ/kg、262kJ/kg，大通水泥水化热分别为207kJ/kg、254kJ /kg。两种水泥水化热随时间变化过程见表2-1。 但大通水泥配制的混凝土干缩比永登水泥配制的混凝土干缩略高，大通水泥配制的混凝土湿胀比永登水泥配制的混凝土湿胀略小，所以拉西瓦大坝采用两种水泥。C18032F300W10四级配为例，大通配制的混凝土28天的绝热温升23.5度，湿胀率1.83 10-4,120天的干缩率-3.4910-4;永登配制的混凝 土28天的绝热温升24度,湿胀率2.23 10-4,120天的干缩率-3.1910-4。拉西瓦主坝混凝土采用甘肃祁连山水泥股份有限公司生产的“祁连山”牌中热水泥（称永登水泥）和青海水泥股份有限公司生产的“昆仑山”牌中热水泥（称大通水泥），拉西瓦工程规定了中热水泥中的氧化镁含量控制在3.5%5.0%。2.粉煤灰：混凝土中的粉煤灰属于活性掺和料。粉煤灰的化学成份中SiO2和Al2O3含量越高，其活性越好；含碳量越低细度越细，其质量越好。混凝土中掺入优质的粉煤灰可以改善混凝土的和易性，增大密实性，减少混凝土的泌水、增强耐久性能、提高混凝土抗硫酸盐侵蚀性能、减少或消除混凝土中碱-集料反应，大幅度降低水化热温升，有利于防止温度裂缝。实践证明，混凝土掺入优质灰还可以有效抑制碱活性骨料反应，由于优质灰有明显的减水作用，从而减少了混凝土的干缩变形。拉西瓦水电站通过对几种粉煤灰品质检验和化学成分分析，最后选用青海创盈集团生产的连城级粉煤灰。连城级粉煤灰品质及化学成分项目需水量比（%）化学成分（%）对永登水泥对大通水泥烧失量SiO2Al2O3Fe2O3连城级粉煤灰88881.8650.325.316.253.外加剂：目前拉西瓦主坝混凝土采用高效减水剂（ZB1A）和引气剂（DH9）联掺。水工混凝土外加剂主要采用高效减水剂。高效减水剂对水泥有强烈分散的作用，可大大提高水泥拌和物的流动度，在混凝土坍落度相同时，能大幅降低用水量，并显著提高混凝土各龄期的强度，进而降低胶凝材料用量节约成本。在强度恒定时，采用较低的外加剂掺量可以节约水泥用量，有效的降低混凝土温升。由于水泥硬化所需水量一般只为水泥质量的20%左右，混凝土拌和水中其余水量在蒸发散失过程中极易形成连同的毛细孔道，造成混凝土的缺陷，采用高效减水剂以降低拌和用水量对改善混凝土微观结构，提高强度、抗渗、抗冻、抗裂等多种性能作用显著。引气剂是一种表面活性物质，它能使混凝土在搅拌过程中从大气中引入大量的均匀封闭的小气泡，使混凝土中含有一定量的空气，这些小气泡一般为不连续的封闭球状，分布均匀，稳定性好，这样能显著提高混凝土的抗冻性和耐久性。4.混凝土配合比设计：拉西瓦主坝混凝土配合比主要采用“两低三掺”技术线路，即采用较低水胶比、较低用水,掺优质级粉煤灰、高效减水剂和引气剂，使混凝土满足强度、耐久性、变形性能等设计要求和施工和易性需要，并合理降低水泥用量，取得显著的经济效益。拉西瓦主坝混凝土配合比设计采用中热微膨胀水泥是改善混凝土抗裂性能的关键。从配合比试验结果看，在150天龄期时，所有配比组合开始呈现收缩减少或膨胀增加的走势，这样可利用混凝土微膨胀产生的预应力来补偿混凝土降温时的收缩，以防止或减少大坝混凝土产生的裂缝。三夏季温控措施1.出机口温度控制：拉西瓦大坝工程工期紧，施工强度大，温控要求高，为保证进度和质量，5月9月混凝土拌合，采用风冷骨料工艺，使骨料温度降至2左右，制冷水采用5水温，以及加冰拌和，使得基础约束区，控制混凝土出机口温度在7以下，脱离约束区，控制混凝土出机口温度为12以下，4月、10月可自然入仓浇筑混凝土。4月、10月可自然入仓浇筑。 2.运输、入仓过程的温度控制措施：拉西瓦工程夏季混凝土运输、入仓过程的温度控制要求做到以下几点：a.混凝土运输车辆，车顶设遮阳篷，以减少混凝土受太阳直接辐射，车两侧灰海绵保温，在出线平台等缆机的侧卸车辆要求停在上坝洞内，以减少混凝土温度倒灌；b.尽量缩短混凝土运输时间和卸料入仓时间，在混凝土浇筑期间严控缆机作他用；c.垂直运输时,将缆机吊罐口搭设遮阳篷,四周用灰海绵保温。3.混凝土浇筑过程的温度控制措施拉西瓦大坝工程混凝土浇筑过程的温度控制措施有：a.避免混凝土直接暴晒于阳光下，减少冷混凝土温度回升，并避开高温时段13:3016：30（5月9月份）开盘浇筑混凝土，在16：30后开盘浇筑混凝土。b. 基础约束区，控制混凝土浇筑温度（指混凝土经过平仓振捣后等第二覆盖时测得1015c处的温度）不得大于12，脱离约束区,控制混凝土浇筑温度不得大于15，c.合理安排施工程序，提高缆机入仓强度，缩短混凝土的覆盖时间（需控制混凝土自出机口至仓面浇筑坯被覆盖前的暴露时间，6月8月不超过150分钟，5月、9月不超过180分钟，10月4月不超过210分钟），减少混凝土浇筑过程中的温度回升，控制温度回升在23的范围内；d.禁止仓内电焊作业，以减少机械散热而引起的混凝土温度回升；e.及时铺设保温被（拉西瓦工程采用帆布内包3cm厚EPE聚乙烯泡沫塑料板制作而成），防止混凝土冷量损失；f.仓内采取喷雾措施（以风带水形成雾或冲毛机喷雾），降低仓内环境气温，减少混凝土温升。4.人工冷却对于大坝所有浇筑的混凝土，浇筑收盘后立即进行初期通水冷却措施，有效降低混凝土最高温度。5月9月初期通水应采用进坝水温46的制冷水，其它季节初期通水可采用天然河水。基础约束区混凝土通水时间为20天，脱离约束区混凝土通水时间为1520天, 通水时间以混凝土块体温度达到1618为准, 控制坝体降温速度不大于1/天；冷却水方向每24小时调换一次。中期通水冷却，主要是削减混凝土内外温差，水采用天然河水进行。为了满足接缝灌浆和接触灌浆混凝土温度要求进行后期通水，进水温度控制46。5.混凝土养护过程的温度控制措施： 拉西瓦大坝工程混凝土养护过程的温度控制措施有：a.混凝土冲毛后，可派专人落实表面洒水养护工作，以降低混凝土温度，防止混凝土干缩；b.在基础约束区夏季59月浇筑混凝土，须在间歇期内连续采用天然河水表面流水养护，超过间歇期或遇到寒潮停止流水养护。 6.控制间歇时间:规划好各部位混凝土间歇时间,410月为68天, 113月为57天,间歇期不一超过14天,在规定的间歇期内连续均匀上升，不得出现薄层长间歇。严格控制相邻坝段高差，要求相邻坝段高差不大于12m；整个拱坝上升最高和最低坝段高差不大于30m。四. 冬季施工措施 1.混凝土生产根据拉西瓦大坝混凝土温控技术要求，进入冬季施工后，须进行加热水、预热骨料拌合，并控制水温不超过60 C，使混凝土的出机口温度达到8C15C 。同时对混凝土原材料掺用适当的外加剂，使混凝土缓慢冷却，在受冻前达到规范所要求的混凝土强度。2.运输保温混凝土从拌合站的出机口到浇筑仓面，侧卸车、自卸车车厢侧面采用橡塑保温海绵封闭，顶口安装滑动式保温盖布，保温盖布在混凝土卸料完成后，将其拉盖封闭。搅拌车车厢采用帆布及保温卷材封闭保温，减少倒运次数，减少热量损失和避免混凝土受冻。3.入仓保温对于用吊罐入仓的混凝土，为了减少混凝土的温度损失，吊罐四周用橡塑海绵保温，以确保混凝土入仓温度不低于8C。4.综合蓄热法保温措施浇筑前模板采用外嵌5cm聚苯乙烯泡沫板。施工缝面在天气较暖和时将表面覆盖的新型保温被局部揭除采用凿毛机凿毛，清理仓号采用高压风枪，避免用水冲洗。仓号清理干净后及时进行验收，验收合格后进行综合蓄热法蓄热。综合蓄热法综合蓄热法包括对模板周边部位采用搭设简易保温篷升温及仓号中间部位采用电热毯升温。坝前、坝后及横缝模板周边部位升温措施：坝前、坝后及横缝模板在34m范围内沿坝前、坝后轮廓线及横缝方向采用彩条布搭设简易保温篷，将彩条布上口固定在悬臂模板上，下口采用重物压实固定，使悬臂模板在34m范围内形成三角封闭区域。并在相应仓号四周拐角处各布置12台暖风机，将暖风机主管引入临时保温篷内，对各模板进行升温，风管引入时尽量平顺，减少风管弯头，提高供热效能。仓号中间部位采用电热毯升温措施：采用工程电热保温毯进行仓面砼的升温，根据所要保温的部位，将保温区域清理干净（砼面不得有水），将保温毯展平铺设在施工面上，相邻两块搭接35cm，接通电源后，使保温面温度逐渐升高。使用过程中要特别注意运输移动，不得在地面拖拉、折叠，以免划破、拉伤或使线路断路或短路造成事故。仓号浇筑过程中的蓄热保温措施：在仓号浇筑混凝土过程中，采用一边揭除保温被一边浇筑的方法，浇筑完毕的每一胚层及时覆盖新型保温被进行保温。同时，在浇筑过程中始终保持暖风机对保温篷的吹暖，使模板保持一定的温度，利用钢制模板良好的导热性能，对周边浇筑混凝土传热，以达到周边混凝土保温的目的。边坡坝段蓄热法保温措施：边坡坝段采用搭设简易保温篷并结合暖风机进行吹暖进行冬季保温施工。冬季永久面、临时表面、侧面保温 对于上下游等永久暴露面:施工期保温为全年保温方式，上下游坝面采用外挂式挤塑聚苯乙烯保温板（厚5cm）。侧面保温均采用覆盖二层2cm厚的聚氯乙稀卷材横向固定,混凝土面采用扁铁、膨胀螺栓、铅丝固定，扁铁间距1m1.5m。要求达到整齐美观，满足保温要求。对于保温过冬的混凝土在9月底完成所有部位混凝土表面保温工作，当年10月4月浇筑的混凝土，混凝土浇筑完毕，其上表面立即覆盖新型保温被，直至上层混凝土开始浇筑前方可揭开。五温控效果 夏季混凝土正常浇筑后，在各方面按温控技术指标控制后，尚未发现、类裂缝。拉西瓦属于高寒地区，冬季保温尤为重要，混凝土防裂及施工难度更大。通过实践测试综合蓄热法对坝前、坝后及横缝模板周边部位升温后经过实测温度，暖风机出口温度可达到95，篷内暖风机主管温度可达到48，模板周边温度可升至8。浇筑