龙滩水电站碾压混凝土坝高气温条件下施工技术.doc

龙滩水电站碾压混凝土坝高气温条件下施工技术第24卷第6期2005年l2月四川水力发电SichuanWaterPowerVo1.24.No.6Dec.2005龙滩水电站碾压混凝土坝高气温条件下施工技术吴旭,杨世q-(中国水电七局,四川I成都611730)摘要:碾压混凝土是一种千硬性混凝土.一般采用通仓薄层连续施工,较常态混凝土更易受到高气温,强烈日晒,蒸发,相对湿度,刮风等因素的影响.故碾压混凝土一般避开高温季节施工.国内也有碾压混凝土在高气温条件下施工的先例.但大都工程量不大,坝不高,而龙滩大坝工程规模巨大,工期紧.必须进行全年施工方能实现进度目标.所以必须采取切实有效的综合温控措施,保证在高气温条件下和高辐射热件下碾压混凝土连续,快速施工.以降低碾压混凝土的最高温度和防止裂缝的产生.关键词:大坝工程t碾压混凝土;高气温条件;施工技术中图分类号:TV544.921文献标识码tB文章编号;1001-2184(2OO5)O6一OOO6一O51概述龙滩水电站大坝工程最大坝高216.5m,是目前世界上最高的碾压混凝土重力坝.大坝坝顶长849.44m,共由35个坝段组成,即6个溢流坝段,2个底孔坝段,1个电梯井坝段,1个转弯坝段,9个进水口坝段,1个通航坝段,6个河床挡水坝段和9个岸边挡水坝段.坝体除结构和布置上要求采用常态混凝土的部位外,凡具备碾压混凝土施工条件的部位均为碾压混凝土.大坝混凝土总量740万m.,其中碾压混凝土480万m.,约占坝体混凝土总量的65.龙滩水电站位于红水河中上游,属亚热带季风气候,多年平均气温2O.1IC,最高气温38.9,多年平均河水温度21lC,最高河水温度3O,多年平均相对湿度8O,每年41O月是高温和高辐射热季节.所以必须采取切实有效的综合温控措施,保证在高气温条件下碾压混凝土连续,快速施工,以确保碾压混凝土的施工质埴和施工进度.2温控标准及要求2.1基础温差碾压混凝土均匀连续上升时,基础允许温差规定见表1.2.2上下层温差碾压混凝土层间出现长间歇,上下层允许温差为10-12hC,当浇筑块侧面长期暴露时,上下收稿日期;2oo5一lO一286层允许温差应分别取其小值.2.3内外温差为防止坝体内外温差过大弓l起混凝土表面产生裂缝,施工中要求坝体内外温差控制在2OlJC以内.为便于施工管理,将内外温差转化为控制坝体混凝土的允许最高温度,坝体碾压混凝土各月允许的最高温度表2.表1基础允许温差表单位;注:L一浇筑块最大边长,单位m.表2坝体碾压混凝土允许最高温度值3碾压混凝土温度应力的基本特点(1)碾压混凝土高重力坝断面尺寸和体积十分巨大,属典型的大体积混凝土结构.大体积混凝土结构中的温度变化过程如图1所示.浇筑温度T.,是混凝土刚浇筑完毕时的温度,如果完全不能散热,混凝土处于绝热状态,则温度将沿图中虚线绝热温升曲线上升;实际上混凝土浇筑层顶面和侧面可以散失一部分热量,混凝土温度将沿着图中实线而变化,上升到最高温度T+T,后温度即开始下降,其中T,为水化热温升.上层覆盖新混凝土后,受到新混凝土中水化热影响,老混凝土温度还会略有回升;过了第二个图1大体积混凝土结构中的温度变化过程图高峰以后,温度继续下降,最后降到最终稳定温度.碾压混凝土最高温度一般发生在混凝土浇筑后710d,为了降低混凝土最高温度,混凝土浇筑后即通过预埋水管通制冷水冷却,以削减水化热温升.(2)碾压混凝土重力坝采用不设纵缝的大仓面通仓薄层连续上升施工工艺,碾压仓面大,上升速度快,虽然混凝土掺人大量粉煤灰,绝热温升较低,但因其水化热发散较慢,即使不是连续碾压,层面散热效率也不高,因而其水化热温升并没有显着降低(与常态混凝土比较),可是由于仓面大,块体尺寸长,在同样温差(基础温差,内外温差,上下层温差)作用下,温度应力较大.不同粉煤灰掺量混凝土水化热与龄期关系曲线见图2.(3)碾压混凝土是一种干硬性混凝土,采用大L口O图2水化热与龄期关系曲线图仓面通仓薄层连续施工,层间覆盖时间较常态混松对温度控制.工程实践表明,碾压混凝土施工过凝土长,更易受到高气温,强烈日晒,蒸发,相对湿程和温度变化对碾压混凝土坝的应力状态有重要度,刮风等因素的影响,浇筑过程中碾压混凝土温的影响,如果不注意温度控制,碾压混凝土坝也会度回升也比常态混凝土大.产生相当多的裂缝.大体积混凝土内一旦出现较(4)碾压混凝土的受拉徐变随粉煤灰掺量增大的裂缝,要通过修补以恢复结构的整体性实际加而减小,所以温度拉应力的松驰较常态混凝土上是很困难的,故应以预防为主.小.4高气温条件下碾压混凝坝的连续施工措施(5)在不采取散热措施的情况下,碾压混凝土4.1优化混凝土配合比坝内温度要经过几十年甚至更长时间才能降至稳通过优化混凝土配合比,提高混凝土抗裂能定温度,在漫长的降温过程中,由于内外温差,表力,降低水化热温升.优化配合比的目的是:混凝面会出现较大的拉应力引起表面裂缝.碾压混凝土拌和物应具有良好的粘聚性,弹塑性,骨料的包土层面多,层面上的各种强度指标较其本身低,较裹性和抗分裂能力;最优的VC值和良好的可碾易开裂.由于少数表面裂缝后期可能发展为贯穿性,泛浆性.或深层裂缝,因此应充分重视防止表面裂缝.4.1.1采用高温型高效缓凝减水剂(6)施工缝的结合强度较低,也容易产生水平采用ZB一1一RCC15或JM一高温型高效裂缝.缓凝减水剂,改善和延长了碾压混凝土初凝时间,根据上述分析,不能认为碾压混凝土水泥用减少了拌和用水量,降低了胶凝材料用量,并抑制量少,绝热温升低,浇筑分层薄易于散热,从而放了水泥水化热速度,这对碾压混凝土施工和解决大体积碾压混凝土层面结合极为有利.试验和工程实践表明:在高气温条件下,掺入适量的高温型高效缓凝减水剂,可以使碾压混凝土初凝时间控制在812h,是一种施工方便,有效的夏季施工措施.4.1.2采用中(低)热水泥在满足设计,施工要求的前提下,尽可能减少单位水泥用量或相对减少水泥掺量比例,并选择水化热较低的水泥.4.1.3采用高掺粉煤灰技术粉煤灰对改善拌和物的工作性起到与水泥相似的作用,并具有潜在的活性,能与水泥水化反应生成稳定的具有胶结性能的水化产物.粉煤灰的水化发热量比水泥低得多,因此高掺粉煤灰可有效降低混凝土绝热温升,提高混凝土抗裂能力.4.2拌制预冷混凝土采取一,二次风冷粗骨料,加片冰或冷水拌制预冷混凝土,可使拌和楼出机口温度控制在12以内.主要采取以下措施:(1)选择适宜的原材料储存方式,如储料罐.(2)采用一,二次风冷预冷粗骨料:经骨料调节料仓一次风冷后出仓口骨料应小于7,进入拌和楼料仓时骨料温度应小于8C;拌和楼料仓用超低温冷风进行二次风冷.(3)采用片冰或冷水拌和混凝土:根据理论计算,每m.混凝土加1O冰可降低出机口温度1.2C,每m.混凝土加10kg冷水可降低出机口温度0.22C;实测每m.混凝土加20kg冰可降低出机口温度2.53C.4.3减少混凝土运输过程中温度回升(1)在拌和楼自卸汽车入口设喷雾装置,以降低小环境气温,对车箱进行降温湿润.(2)自卸汽车运输时车箱顶部设活动遮阳棚,外侧面贴隔热板;高速供料线运输时,机口放料应均匀连续,供料线皮带上方设遮阳防雨盖板和保温隔热设施.(3)根据施工强度合理安排运输车辆,严格控制混凝土在车上的滞留时间.4.4控制混凝土浇筑过程中的温度回升在碾压混凝土浇筑过程中,应采取综合的降温保温措施,以减少混凝土温度回升,达到保温,保湿,防晒,延缓碾压混凝土的初凝时间,减少8VC值损失以及降低混凝土浇筑温度的作用.主要采取以下措施:(1)通过合理规划仓号和采用台阶法或斜层平推铺筑法施工,尽可能减小混凝土浇筑仓面面积.(2)提高混凝土入仓强度,加快混凝土入仓速度,缩短混凝土层间间隔时间,以改善混凝土层间结合质量.(3)VC值是碾压混凝土可碾性的重要指标,将直接影响碾压混凝土的压实度和层间结合质量.一般碾压混凝土碾压时,VC值控制在4,-.6S较好,据此碾压混凝土出机口中VC值应根据气温,湿度,混凝土运输方式,混凝土入仓温度,层间间歇时间等实行动态控制.(4)及时摊铺,及时碾压,及时覆盖,防止热气倒灌:由于碾压混凝土通常采用通仓薄层连续浇筑,较常态混凝土更易遭受施工环境的影响,故对其施工过程及浇筑后的碾压混凝土外露面的保护和养护工作尤其重要.在高温条件下,仓面碾压混凝土施工应边平仓,边碾压,碾压完成后对已碾压面立即覆盖保温被,直到下一层料物摊铺时方可依次揭开.(5)在混凝土浇筑过程中,进行仓面喷雾,形成人工小环境.4.5加强通水冷却,严格控制坝体内混凝土最高温度(1)冷却水管布置要达到坝体内混凝土均匀降温;(2)为了减少冷却水管敷设对碾压混凝土施工的干扰,主要采取以下措施:冷却水管采用高密度聚乙烯管;需中期通水的冷却水管通过预埋导管引入水平廊道;同仓号相邻坝段冷却水管错层(碾压层)布置;(3)通制冷水或河水,将坝体内混凝土温度降到最高允许温度以下.4.6表面养护保护高温时段施工时,除对层面立即采用保温被进行覆盖外,待混凝土终凝后对混凝土表面进行洒水或流水养护,2,-.3d后低温时段拆除保温被散热,同时对混凝土长期暴露面采用32花眼塑料管进行流水养护.5温控实施效果5.1出机口温度检测(1)骨料一次风冷检测:骨料一次风冷测温473次,设计要求7,合格率95.6,其中大石51次,最高温度9.5lC,最低温度一2,平均温度4.1;中石51次,最高温度17.2,最低温度一1,平均温度5.4;小石51次,最高温度16.0,最低温度0,平均温度6.5.(2)骨料二次风冷检测:骨料二次风冷测温473次,设计要求达到O一4lC,合格率3O.1,其中大石51次,最高温度8.5C,最低温度一2C,平均温度2.1lC;中石51次,最高温度1O.2C,最低温度一3C,平均温度4.6(;小石51次,最高温度1O.5C,最低温度一2C,平均温度5.4C.(3)加冰量与出机口混凝土温度的关系:一般情况下碾压混凝土可加冰2O30kg,加2Okg冰时可降温2.53.(4)出机口混凝土温度检测:出机口混凝土测温1475次,最高温度18.5lC,最低温度7,平均温度l1.3lC(设计要求12),合格率9O.8.5.2运输过程中温度回升(1)汽车运输温度混凝土回升:与混凝土温度,气温,太阳光直射,混凝土在车箱滞留时间等因素有关.在气温2535C,混凝土温度1O12lC,汽车设遮阳棚,运输距离2.35.9km的条件下,共测温465次,温度回升在0.52.2之间.(2)供料线运输混凝土温度回升:与混凝土温度,气温,太阳光直射,供料线带速等因素有关.在气温2535lC,混凝土温度1O12lC,供料线皮带上方设遮阳隔热设施,运输距离41O585m的条件下,共测温367次,温度回升在4.O6.5之间.5.3浇筑过程中温度回升及VC值损失(1)不同运输方式VC值损失情况:在出机口VC值35s,气温3O的条件下,汽车运输VC值损失Is/10min,供料线运输VC值损失Is/min.(2)碾压混凝土入仓后初始阶段温度回升及VC值损失情况:在阳光直射,气温3O的条件下,温度回升23/h,VC值损失46s/h;采取喷雾措施可保持空气湿度,有效减小VC值损失,VC值损失34s/h,同时可降低仓面环境温度35C;混凝土碾压后采取喷雾+保温被覆盖措施,温度回升1.52/h,VC值损失23s/h.温度回升及VC值损失增幅随时间的增加而降低.实践证明,减少温度回升及VC值损失主要采取降温和保湿措施,喷雾有较好的降温,保湿作用,保温被覆盖有较好的保温,保湿作用,两者结合可显着减小温度回升及VC值损失.供料线运输混凝土时温度回升及VC值损失较大,是因为摊铺在皮带上的薄层混凝土在高温,高速和多次接头部位转料的情况下,造成了较大VC值损失和混凝土温度回升.同样,碾压混凝土摊铺后停置时间过长,VC值增长迅速,温度回升也较快,故要降低碾压混凝土浇筑温度,必须及时摊铺,及时碾压,及时覆盖和缩短层间间隔时间.5.4典型坝块实际温控效果现以15坝段230.3m233.6m高程浇筑块为例,作简要分析.(1)出机口温度,仓内气温,浇筑温度(2)冷却水管通水情况表3出机口温度,入仓温度及浇筑温度表该坝块共埋设2层冷却水管,230.3ITI和231.8m高程分别埋设8组冷却水管,于4月2O日开始通水,进水温度在1318,回水温度在22C28_C.6月21日开始闷温,7月20日结束闷温,闷温温度为283O.5;(3)坝体温度过程线该坝块232.1m高程为弱约束区,坝体混凝土允许最高温度为35,从图3温度过程线看出:碾压混凝土水化热温升在浇筑后1O天内较快,一般达到lO12,其后上升趋势减缓,故混凝土浇筑后应及时通水冷却,以达到削减温度高峰的目的.通过通水冷却与不通水对比分析,通制4035302520151015坝段)-32.10高程温度过程线+温度()坝上0003.50-11-温度()坝下0+035.O0,一母温度()坝下0+080.O0温度()坝下0+120.O02005-2005-2005-2005-2005-2005-2005-2005-2005-2005-2005-2005-200ff=416515-165-316156-307-157-308-148-299-139-2810-13图3坝体混凝土温度变化过程图冷水冷却28d,可有效降低坝体混凝土温度35.在混凝土施工过程中通过采取综合温控措施,坝体混凝土最高温度小于35,处于受控状态.6结语龙滩水电站大坝工程规模巨大,工期紧,必须进行全年施工方能实现进度目标.为了保证在高气温和高辐射热条件下进行碾压混凝土施工,采取优化混凝土配合比,生产预冷混凝土,遮阳隔热,仓面喷雾,混凝土表面养护保护及通制冷水冷却等综合措施,以达到保温,保湿,防晒,延缓碾压混凝土的初凝时间,减少VC值损失,降低混凝土浇筑温度和削减混凝土水化热温升的作用.同时,碾压混凝土连续,快速施工也是降低浇筑温度的有效措施.作者简介:吴旭(1963一).男,四川I遂宁人,高级工程师.中国水利水电第七工程局副总工程师,龙滩水电站.七局,八局,葛洲坝联营体副总经理兼总工程师.从事水利水电施工管理;杨世平(1946一),男,安徽滁洲人,中国水利水电第七工程局教授级高工,从事水利水电施工技术管理.(责任编辑:黄永盛)(上接第2页)占有相当比例,另一半主要由高级管理人才,项目经理,工长,高级技师和先进设备的操作手组成.(3)科技进步目标以整合科技资源,优化科技体制,造就科技人才,运用科技成果,打造科技品牌为科技发展战略.在施工技术上,通过学习,引进,自主研发,全面掌握和应用本行业当代最先进的施工技术及施工工艺,在此基础上形成一批拥有企业自主知识产权的科研成果.科技管理手段要现代化.随着计算机的普及,信息传输数字化水平的提高,不断提高对市场信息反馈的灵敏度;不断提高办事效率,逐步实现局本部对项目管理的远程,全过程及时指导与监控.建立健全技术进步考核