航电枢纽工程水工大体积混凝土温控方案

赣江石虎塘航电枢纽工程

水工大体积混凝土温控方案

武汉楚衡建设工程检测有限公司

20—年10月

1概述

赣江为XX省第一大河流，自河源至吴城全长780km0其中万安以上为上游,

长350km，河宽200m〜600m,穿越山地和丘陵，地势较高，河床质多粗沙和卵砾石,

部分河段为礁石,枯水平均比降0.32%。,属山区性河流；万安至樟树为中游，长

263km，河宽一般600m〜900m,跨越吉泰盆地，两岸台地丘陵相间，沿河两岸多为沙

壤土组成的台地，长期受水流冲刷，岸线崩塌河床拓宽，枯水河面宽浅，枯水期平均

比降0.16%。；樟树至吴城为下游，长167km,河宽约1000余米流经冲积平原，地势

较低,两岸筑有坪堤，属平原河流，河床质多中、粗沙,枯水平均比降0.07%。。吴城至

湖口属鄱阳湖区，长81km,枯水平均比降0.047%。,吴城以下20km的褚溪河口是鄱

阳湖五河来水的总汇口。

石虎塘航电枢纽系赣江赣州至湖口河段自上而下6个规划梯级中的第3个梯

级，坝址位于XX县城公路桥下游26km的石虎塘村附近,下距吉安井冈山大桥

33km,坝址左岸有赣粤高速公路京九铁路和1（）5国道通过，现有航道等级为VI级,

对外交通较方便。石虎塘航电枢纽工程处于赣江流域，赣江流域属亚热带湿润气

候，春夏梅雨多，秋冬降雨少，春秋季较短，冬夏季较长，春寒夏热，秋凉冬冷,结冰期

短，四季变化明显。流域内各站实测多年平均蒸发量为1294mm〜1765mm；多年

平均气温在17.2C〜19.3C之间，极端最高气温416C（宜春站1953年8月16日）,

极端最低气温-15.3C（丰城站1991年2月29日）;多年平均相对湿度76%〜82%；

多年平均风速为1.1〜2.9m/s,最大风速30m/s（泰和站1977年4月24日），相应风向

为西（W）风。多年平均日照小时数1628h〜1875h.多年平均无霜期252天〜288天。

石虎塘库区内且距坝址最近的泰和站多年平均风速为年最大风速多年平

均值为13.4m/s。

石虎塘航电枢纽工程W5标,主要包括左岸船闸、7.5孔泄水闸、左岸土石坝、

坝顶公路桥、施工导流与水流控制及岸坡防护工程等。施工时间从20_年6月

到20_年6月。其中泄洪闸底板及闸墩，船闸底板与上下闸首结构断面尺寸与实

体尺寸均超过1m,混凝土一次浇注量大，属于典型的水工大体积混凝土。由于混凝

土的水化热作用，混凝土浇筑后将经历升温期、降温期和稳定期三个阶段,在这个

过程中混凝土的体积在温度变化影响下亦随之伸缩,若各块混凝土体积变化受到

约束就会产生温度应力,如果该应力超过混凝土的抗裂能力将导致混凝土开裂；

因此为了避免混凝土出现裂缝，提高混凝土耐久性，保证工程质量,必须对混凝土

的配合比进行优化设计和采取温控养护措施。望项目部按温控方案制定详细的实

施细则。

2船闸及泄洪闸混凝土配合比优化设计

2.1原材料的选择

水泥:江西青源(齐峰)XX公司的P.042.5水泥；

粉煤灰:吉安井冈山华能电厂生产的n级灰濡水比为94%,烧失量为4.04%；

矿粉:江西新华XX公司S95级灰，比表面积＞400m7kg,实测为435nr/kg：

外加剂:江西迪特XX公司HPW型聚竣酸外加剂；

粗骨料:石虎塘赣江卵石，采用3级配，粒径5〜80mm；

细骨料:石虎塘赣江河砂，细度模数2.5〜3.1；

拌合水:江水。

2.2密实骨架堆积法混凝土配合比设计

当混凝土中水泥用量大时，其水化温升高,收缩大，易产生温度裂缝。为此，本课

题组采用密实骨架堆积法进行混凝土配合比设计，从而达到了减少胶凝材料用

量、提高混凝土耐久性和体积稳定性的目的。密实骨架堆积设计法不仅可以优化

集料的组成级配，而且显著提高了混凝土材料的结构致密性,在保证混凝土具有良

好工作性的条件下，最大限度的降低胶凝材料的用量进而提高混凝土的力学性

能、耐久性和经济性。用密实骨架设计配合比，是通过寻求混凝土中的粗细骨料

的最大密度来寻找最小空隙率，因为粉煤灰的密度及细度都比砂要小，因此可以在

找出粗细骨料的最佳比例后，再通过寻求掺合料和粗细骨料的最大密度，计算出最

紧密堆积时粗细骨料、掺合料的最佳比例。通过计算以及项目部提供的基础配合

比综合考虑，利用缓凝型外加剂配制出以下配合比：

表2-1密实骨架堆积法混凝土配合比

编标各组分用量(kg/n?)

号号水水粉矿砂小石中石大石外

泥煤粉小心中右大石加

灰剂

(5-20mm)(20-40mm)(40-80mm)

1C201088564386504145524141.9

2C251089271416274195584192.0

3C3010810179455854325764322.3

对密实骨架堆积法混凝土的3个配合比做了工作性能、力学性能试验,得到数

据如表2-2：

表2・2各配比混凝土工作性能和力学性能

抗压强度(MPa)

编号塌落度(mm)

7(128(160(1

13513.125.430.5

24013.826.131.9

33018.532.938.3

工作性能满足要求，虽然水工大体积混凝土以90天龄期评定，但60天强度已

经达到设计要求,考虑到调整各胶凝材料组分的比例可以降低胶凝材料的水化热.

保证对工作性能和强度无不利影响的前提下进行了调整：

表2-3各标号混凝土优化配合比

编标各组分用量［kg/n?)

号号水水粉矿砂小石中石大石外

泥煤粉小心中心大为加

灰剂

(5-20mm)(20-40mm)(40-80mm)

AC20106.78165386454115484111.95

BC25105.68975456304205604202.08

CC30108.69680565964285704282.35

表2・4各配比混凝土工作性能和力学性能

妇口+乒咙虫/、抗压强度(MPa)

编尸塌洛度(mm)…

7d2Xd60d

A4013.925.830.8

B3014.227.632.2

C3518.633.239.5

通过调整，减小水灰比，微调胶凝材料各组分的每方用量和微调减水剂的掺量,

混凝土的工作性能满足设计要求的10-40mm的塌落度,28天强度与60天强度略

有提高，满足设计要求。用粉煤灰和矿粉取代水泥，可以降低胶凝材料水化放热；

减小水灰比，除强度有所增加外，混凝土中的自由水变少，也有利于降低水泥水化

热。

3混凝土浇筑分层

3.1泄水闸混凝土分层

泄水闸为开敞式结构。闸孔净宽20m,建于岩基,采用宽顶堰型，堰顶高程

46.7m,采用孔中分缝的结构型式，中墩和边墩厚均为3.()m。泄水闸底板及消力池

混凝土标号为C20,底板溢流面50cm厚及以上2m高闸墩混凝土标号为C30,闸墩

混凝土为C25O浇注工作量大，按照泄水闸结构尺寸，考虑温控及施工需要,参考设

计图纸，将泄水闸混凝土浇筑分层设定如图3-1:

3.2上闸首混凝土分层

上下闸首均为钢筋混凝土整体式结构。设计混凝土标号:边墩、底板、输水廊

道、空箱等C25号。混凝土浇筑量大，按照上下结构尺寸，考虑温控及施工需要,

参考设计图纸，将上闸首平台以及闸墩混凝土浇筑分层设定如图3-2、3-3:

图3・2上闸首闸墩分层浇筑图

图3・3上闸首平台分层浇筑图

4大体积混凝土温控计算

4.1上闸首平台大体积混凝土温控计算

4.1.1计算条件

(1)施工时间及进度等

施工时间：2()_年10月起至20_年6月

浇筑层厚:按施工图所述分层进行

施工进度:按施工图所述施工进度进行

浇筑温度:混凝土入模温度在20_年10,11月份之按28℃计算

放热系数:R=14W/m2.-c

导温系数:0.10m2/d

线膨胀系数:8.9xl(y6/。。

(2)混凝土力学参数

混凝土重度2350kg/m3

混凝土绝热温升:T「⑴=WQo(1-e-mi)/Cy

混凝土弹性模量:E⑺=30(1-^13^0,7932)

C(y)=(2.5+迎)[1—小划R]+(7.0+-)(1-广°。。打力]

混凝土徐变度：丁7

⑶气温

2万

7；=16.4+12.4S加力Q—105),另外加3c辐射热(侧面不加)。

365

4.1.2温度计算结果

上闸首平台（包括一部分地基）计算模型离散图

4.421036-HDOl

4.22865€-K)01

4.03626€-K)01

3.S43SS6-HD01

3.651S06-HD01

3.45912€-H)01

3.26674€-H)01

3.074366-KJOl

2.SS19S6-HD01

2.6S960€-K)01

2.497216-H301

2.304836-HDOl

上闸首平台混凝土第一层第3天水化热温度云图

4.32343t-r001

4.16142S-HD01

3.994406+001

3.8273S€-H)01

3.660WO1

3.49335s-HD01

3.3263与MOI

3.15932e-H)01

2s9231X01

2.82529s-HD01

2.65S276+001

2.49126w+001

上闸首平台混凝土第一层第7天水化热温度云图

TEMPERATURE

4.29221€+001

4.125861*001

3.95950G-KW1

3.79314«*001

3.6267Sw+001

3.460431*001

3.294076*001

3.12771i*001

2.96135€-K»1

2.79499e-K)01

2.62S64€-H»1

2.462W001

上闸首平台混凝土第一层第28天水化热温度云图

45一—

44

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A

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时T3(^过）

温度变化图

TEMPERAIURE

■4.390864*001

4.205-^5-K)01

・,，ozooayoi

——3^34662-*001

3.6/&r01

3.46386ft701

3.278&M01

3.09306t*001

2.90766s-t001

2.72226e*001

2.536854-001

2.35145a-K)01

上闸首平台混凝土第二层第3天水化热温度云图

"EMPERATLRE

4.382034*001

4.21409€*001

4.04615e>001

3878m*001

3.71026e-K)01

3.54232€-HX)l

3.3743S€*001

3.20644«-HX)l

3.03850€-HX)l

2.87056e-HX)l

2.70262e-4X)l

2.534681*001

上闸首平台混凝土第二层第7天水化热温度云图

4.44172t*001

4.26313e-KX)l

4.08454e-KX)l

3.905960751

3.7273%WO1

3.5487Se-KX)l

3.37020e*001

3.1916

3.01302e-KX)l

283443eWO1

二65585e7X)1

2・47726，XXH

上闸首平台混凝土第二层第28天水化热温度云图

温度变化图

4.4456^-4X)1

4.25458e*001

4X)63534*00：

3^724Se*001

3^8142e*001

3.49037«*00：

3.29932e*001

3.10826**001

2.9172le*001

2.72616c*001

2.53510t*00X

2.3440Se*001

上闸首平台混凝土第三层第3天水化热温度云图

TEMPERATURE

4.44268e*001

4.26953e-O01

4.09636g*001

3.92328*001

3.7500-ie-001

3.57G8S«*O01

3.4037^^001

3.23056e-001

3.0574C«*001

2.83424e*O01

2.7110Se-OOI

2.5379^*001

上闸首平台混凝土第三层第7天水化热温度云图

TEMPERATURE

上闸首平台混凝土第三层第28天水化热温度云图

温度

温度变化图

TEMPERATURE

401420sWO1

3.9138Se-K)01

3.81357e-H)01

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-H)01

3.01IOSt-HJOl

2$10734WO1

上闸首平台混凝土第四层第3天水化热温度云图

TEMPERATURE

4.3992Sa-K)01

4.21600B-001

□4.03271©-K)01