江蘇宜興抽水蓄能電站下水庫工程下水庫混凝土施工溫度控制技術(shù)總結(jié)

江蘇宜興抽水蓄能電站下水庫工程下水庫混凝土施工溫度控制技術(shù)總結(jié)嚴(yán)俊摘要：由于監(jiān)理對(duì)下水庫下進(jìn)出水口混凝土施工溫度控制到位，混凝土嚴(yán)格的按規(guī)范規(guī)定施工，材料和配合比的適用性符合降低混凝土溫升規(guī)律以及合理的分倉等等，下進(jìn)出水口混凝土歷經(jīng)夏秋冬三個(gè)施工季節(jié)的嚴(yán)峻考驗(yàn)，沒有出現(xiàn)混凝土的常見病——溫度裂縫。關(guān)鍵詞材料混凝土溫度控制1、下水庫混凝土工程概況1.1水文氣象電站工程所在地宜興銅官山地處北亞熱帶季風(fēng)區(qū)，四季分明，銅官山海拔高度為529m。根據(jù)氣象資料，多年的平均氣溫在15.7℃，最高月平均氣溫為30.8℃，最低月平均氣溫為－0.6℃。下進(jìn)出水口所在的下水庫溫度，按多年的平均氣溫看每年至少有3個(gè)月的平均氣溫在5度以下，同時(shí)全年有三個(gè)明顯的雨季，4~5月為春雨，雨日多；夏季6~7月為梅雨，一般雨量較大；秋季臺(tái)風(fēng)雨在沿海登陸時(shí)產(chǎn)生，降水強(qiáng)度大，大多出現(xiàn)在8月上旬至9月上旬?，F(xiàn)將歷年電站下水庫各月氣溫情況列表如下。項(xiàng)目123456789101112多年平均氣溫2.94.48.814.720.124.328.327.723.017.311.45.1極端最高氣溫21.728.031.134.235.537.339.039.637.332.728.223.4極端最低氣溫0.56.612.916.817.99.82.64.6表1電站下水庫各月氣溫（℃）2.2下進(jìn)出水口工程量和施工計(jì)劃下進(jìn)出水口位于下水庫西南角。主要建筑物包括：下游檢修閘門、擴(kuò)散段、整流段、防渦梁段、欄污柵塔、交通橋、工作橋、前池、翼墻、欄砂坎等建筑物。下進(jìn)出水口混凝土的主要工程量列于下表。工程部位項(xiàng)目名稱數(shù)量前池欄砂坎和護(hù)坡混凝凝土C2259770防渦梁及整流段防渦梁及整流段、排排架C258680擴(kuò)散段邊墻、底板、分流流墩C2256313閘門井段底板、上部C2254325基礎(chǔ)回填CC20607二期混凝土C330123翼墻混凝土C202524毛石混凝土C2201509工作橋橋臺(tái)橋墩等3635引橋檔墻路面及檔墻護(hù)欄等等351合計(jì)37837表2下進(jìn)出水口混凝土工程量（m3）根據(jù)承包人報(bào)送的混凝土施工方案中的分倉計(jì)劃，共計(jì)分倉100多個(gè)，最小高度在2米以上，最大高度在5.3米，平均在3米左右，一半以上的倉號(hào)屬大體積混凝土?；炷翝仓r(shí)具有連續(xù)性要求。對(duì)施工設(shè)備拌和系統(tǒng)實(shí)際能力考察，拌和系統(tǒng)實(shí)際能力只能達(dá)到203/h，因此大部分澆筑時(shí)段將跨晝夜進(jìn)行。根據(jù)承包人報(bào)送的混凝土施工計(jì)劃，平均每月澆筑量在6000m3左右，施工期2005年5月至2006年3月間，時(shí)間跨越夏秋冬三個(gè)季節(jié)。從混凝土的施工計(jì)劃和氣象資料情況可知，在混凝土施工的過程中需要連續(xù)澆筑，將面臨晝夜溫差、季節(jié)溫差和雨季的影響。2、混凝土材料的特性2.1材料的特性與混凝土溫度的內(nèi)在因素混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。混凝土澆筑后,在硬化過程中,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，試驗(yàn)表明當(dāng)水泥用量在350～550kg/m3，每立方米混凝土將釋放出17500～27500kJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升達(dá)45-60℃左右甚至更高由于水泥水化或環(huán)境的溫度變化或兩者的共同作用，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外產(chǎn)生溫差，溫差導(dǎo)致體積差異變化，當(dāng)體積變化引起的拉伸應(yīng)變超過了混凝土的極限拉伸強(qiáng)度，混凝土將開裂。大部分土木工程材料熱脹冷縮，溫度變化引起的應(yīng)變?nèi)Q于材料的熱膨脹系數(shù)和溫度變化范圍的大小?；炷劣鰺崤蛎洠瑴囟认陆禃r(shí)收縮，混凝土抗拉強(qiáng)度較低，溫度下降引起的收縮變形更為重要。水泥與集料的膨脹系數(shù)不同，各種集料的膨脹系數(shù)也是不同的。水泥石的熱膨脹系數(shù)為（10~20）×10-6/℃，砂巖和灰?guī)r的熱膨脹系數(shù)分別為10.1×10-6/℃和6.1×10-6/℃（水中養(yǎng)護(hù)），因此混凝土的熱膨脹系數(shù)受到水泥石和集料熱膨脹系數(shù)以及這兩種主要成份在混凝土內(nèi)的所占比例的影響，因此增加集料的體積和選用熱膨脹系數(shù)小的集料均能降低混凝土的熱膨脹系數(shù)。水泥品種有不同的水化熱，硅酸鹽水泥水化熱最高，普通水泥次之，礦渣水泥水化熱較低。同時(shí)水泥的用量和水泥品種決定混凝土因水化溫度升高的程度。摻加減水劑減少混凝土的水泥用量或者摻加一部分粉煤灰取代一部分水泥；摻加緩凝高效減水劑，推遲熱峰出現(xiàn)的時(shí)間等，都是降低混凝土溫升的有效措施。2.2下進(jìn)出水口混凝土使用的主要材料下進(jìn)出水口結(jié)構(gòu)混凝土用的水泥主要為安徽寧國水泥廠32.5R復(fù)合硅酸鹽水泥，礦渣摻量為15~50%；粉煤灰為鎮(zhèn)江新型材料有限公司Ⅰ級(jí)粉煤灰；集料采用電站砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)的灰?guī)r集料；采用浙江五龍外加劑廠生產(chǎn)的ZWL-A-Ⅲ型高效緩凝泵送劑；混凝土材料主要性能統(tǒng)計(jì)見下列各表。2.3下進(jìn)出水口混凝土主要材料性能評(píng)價(jià)水泥采用了32.5R復(fù)合硅酸鹽水泥，因其中摻有礦渣，其性能接近于礦渣水泥有利于控制水化熱的溫升；摻加Ⅰ級(jí)粉煤灰取代一部分水泥，減少了水泥用量，有利于降低水化熱；采用具有減水型緩凝劑，可推遲熱峰出現(xiàn)的時(shí)間，同時(shí)減少了水泥用量；采用灰?guī)r集料有效的降低混凝土的熱膨脹系數(shù)。從材料的選擇上，將有效的降低混凝土的溫升，克服了不利于混凝土溫度控制的因素。R復(fù)合硅酸鹽水泥性能檢測(cè)項(xiàng)目NMaxMinXσP合%標(biāo)準(zhǔn)細(xì)度(%)252.41.21.90.22100凝結(jié)初凝25160119146/100時(shí)間(h::miin)終凝215166196/100(Mpaa)3d255.444.70.3310028d8.67.48.00.28100(Mpaa)3d2524.419.421.01.3810028d46.439.143.01.56100標(biāo)準(zhǔn)稠度25/////SO3含量(%))252.31.732.130.16100Mgo含量(%))252.781.672.490.22100混合材料摻量253529.232.81.49100安定性25合格表4江蘇鎮(zhèn)江蘇源新型材料有限責(zé)任公司粉煤灰性能粉煤灰品種檢測(cè)項(xiàng)目細(xì)度（%）需水比（%）燒失量（%）含水量（%）SO3%Ⅰ級(jí)粉煤灰N1717171717Max10953.520.70.69Min3.4901.140.050.18X6.5931.620.140.33σ1.771.260.560.140.13標(biāo)準(zhǔn)≤12≤95≤5≤1≤3表5浙江五龍外加劑廠泵送劑性能檢測(cè)項(xiàng)目名稱（％）坍落度增加值（mmm）含氣%凝結(jié)時(shí)間（min）抗壓強(qiáng)度比（％）CL-密度g/cm3水泥凈漿流動(dòng)m初凝終凝3d7d28d19.61103.505:110530.61//32.3//+275+26010210487//1.18/////////4.60.671.17216標(biāo)準(zhǔn)≥18/0表6細(xì)骨料性能（灰?guī)r砂）檢測(cè)項(xiàng)目NMaxMinXP合%標(biāo)準(zhǔn)細(xì)度模數(shù)292.92.622.8堆積密度（kg//m3）15165515451594100＞1500表觀密度（kg//m3）10272726852702100≥2500吸水率（%）91.30.81.1100≤6石粉含量（%）2811.2681006～18表7粗骨料檢驗(yàn)性能（灰?guī)r碎石）檢測(cè)項(xiàng)目堆積密度kg/m3表觀密度kg/m3吸水率%泥塊含量%堅(jiān)固性%針片狀顆粒含量%%超徑%遜徑%標(biāo)準(zhǔn)/≥2550≤2.5不允許≤5≤15≤5≤1020~40mmN264140398414040Max156027300.90192319Min139226120.1800100X143526680.49014.74.95.95~10mm）N254040408403939Max152027201.260112.4198.9Min136826250.300200X141926650.69017.42.62.92.4下進(jìn)出水口結(jié)構(gòu)混凝土主要配合比審查通過配合比試驗(yàn)，從多次配合比試驗(yàn)中優(yōu)化篩選了適用的配合比。監(jiān)理審查批準(zhǔn)的配合比，以滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度指標(biāo)和混凝土的耐久性的為前提，以規(guī)范規(guī)定的混凝土基本性能指標(biāo)即混凝土的和易性、可泵性、膠砂比、坍落度為基本要求，同時(shí)考慮了在滿足混凝土和易性要求下，盡可能的增加骨料體積，以利于降低混凝土的熱膨脹系數(shù)。計(jì)算可知下進(jìn)出水口結(jié)構(gòu)混凝土所用的P-43水泥和集料的體積比為1：7.3，P-32水泥和集料的體積比為1：6。骨料體積還是比較適中的。批準(zhǔn)承包人報(bào)送的C25W6F100配合比如下表。表8下進(jìn)出水口結(jié)構(gòu)混凝土灰?guī)r二級(jí)配配合比（C25W6F100）每立方米混凝土材材料用量（kg/m3）水泥粉煤灰水砂小石中石緩凝劑P-320.4814-1642279691678195635635.22P-430.507-936233581457345227783.493、混凝土季節(jié)性施工溫度控制3.1混凝土在夏季或冬季施工措施的審批在夏季或冬季施工之前，及時(shí)要求承包人制定季節(jié)性的施工措施上報(bào)監(jiān)理。監(jiān)理對(duì)混凝土施工溫度控制措施的內(nèi)容逐一進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)檢查，對(duì)存在的薄弱環(huán)節(jié)及時(shí)提出監(jiān)理意見，指示承包人落實(shí)到位。如夏季施工監(jiān)理提出砂石骨料遮陽棚、夏季高溫時(shí)對(duì)拌和物加冰拌和、對(duì)砂石骨料進(jìn)行撒冰水降溫等措施，對(duì)拌和系統(tǒng)的各種水管、儲(chǔ)水罐、外加劑管線進(jìn)行保溫處理、控制水泥的入罐溫度、澆筑面設(shè)置遮陽棚等均一一得到了落實(shí)。同時(shí)承包人也增加了硬件投入，如購置了制冷機(jī)，采用1臺(tái)（2m3/h）制冷機(jī)制冷和水箱內(nèi)加冰降低水溫。養(yǎng)護(hù)室增加了空調(diào)，保證了混凝土試塊的養(yǎng)護(hù)符合規(guī)范要求等等，冬季混凝土拌和采用加熱器加熱拌和用水。使夏季和冬季混凝土施工的溫度得到有效的控制。3.2混凝土拌和溫度參數(shù)的控制和檢查混凝土拌和物的質(zhì)量，監(jiān)理工程師通過在機(jī)口和倉面進(jìn)行見證取樣和見證試驗(yàn)。指示承包人檢查混凝土的坍落度、容重、泌水等指標(biāo)的同時(shí)，還測(cè)試混凝土的溫度。無論是夏季施工還是冬季施工監(jiān)理都嚴(yán)格的對(duì)混凝土的溫度進(jìn)行控制，保證混凝土的出機(jī)口溫度滿足規(guī)范要求。監(jiān)理針對(duì)本電站工程實(shí)際，要求承包人夏季出機(jī)口溫度控制在28℃以下，最高不得超過29℃；冬季出機(jī)口溫度控制在5℃以上。檢查過程中對(duì)發(fā)現(xiàn)混凝土的拌和質(zhì)量達(dá)不到規(guī)范的要求時(shí)，堅(jiān)決按廢料處理。如2005年8月14日，監(jiān)理檢查下進(jìn)出水口2#防渦梁整流段中墩混凝土出機(jī)口溫度，發(fā)現(xiàn)拌和物溫度達(dá)到31度，監(jiān)理指令承包人將已拌的5m3混凝土作棄料處理。只要監(jiān)理發(fā)現(xiàn)混凝土拌和物不能保證混凝土的澆筑質(zhì)量，嚴(yán)格的按規(guī)范規(guī)定做棄料處理，如2004年粘土心墻堆石壩墊層混凝土澆筑期間，不符合澆筑質(zhì)量而做廢料處理的混凝土11車計(jì)66m3，監(jiān)理除了不定期的檢查溫度控制情況，還要求承包人每日對(duì)混凝土拌和材料溫度和混凝土出機(jī)口溫度進(jìn)行檢查和記錄，以利于進(jìn)行分析和溫度控制總結(jié)。3.3混凝土運(yùn)輸過程的溫度控制和檢查運(yùn)輸過程的時(shí)效性決定了運(yùn)輸過程中的混凝土的溫升，從當(dāng)日的澆筑情況著手，監(jiān)理經(jīng)常檢查攪拌運(yùn)輸車的數(shù)量和混凝土澆筑設(shè)備人員投入的配套情況，減少和縮短攪拌運(yùn)輸車的停留和等待時(shí)間。夏季高溫時(shí)間，監(jiān)理工程師發(fā)現(xiàn)承包人將攪拌運(yùn)輸車停放在陽光直射處，測(cè)試攪拌運(yùn)輸車表面溫度高達(dá)50多度，及時(shí)指示承包人，將攪拌運(yùn)輸車停放到背陰的地方，同時(shí)要求在混凝土拌和時(shí)要對(duì)攪拌運(yùn)輸車進(jìn)行撒冰水降低表面溫度。對(duì)在外借來使用的攪拌運(yùn)輸車，必須是經(jīng)過保溫處理的，否則監(jiān)理不同意使用。通過這些措施有效的控制了混凝土運(yùn)輸過程中的溫升。3.4混凝土澆筑過程的溫度控制和檢查夏季高溫期間澆筑混凝土，應(yīng)盡可能的縮短澆筑時(shí)間，這是不容置疑的。2005年7月4日，施工現(xiàn)場(chǎng)倉面測(cè)試氣溫高達(dá)41度（天氣報(bào)告溫度38度），雖然拌和混凝土是加冰水，倉面采取了遮陽措施，但混凝土的澆筑速度不快，混凝土泵數(shù)次出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，攪拌運(yùn)輸車出現(xiàn)在倉面滯留時(shí)間過長(zhǎng)的情況。監(jiān)理發(fā)現(xiàn)后及時(shí)進(jìn)行了調(diào)查分析，結(jié)論是因?yàn)榛炷帘玫妮斔凸芫€過長(zhǎng)且沒有進(jìn)行保溫，加之本日氣溫較高，輸送管壁較高的溫度消耗了混凝土的冷能量，導(dǎo)致混凝土的流動(dòng)度變差，加之施工人員換管的操作不熟練，延長(zhǎng)了混凝土運(yùn)輸車的停留時(shí)間，坍落度損失較大造成的。管堵處理后，通過對(duì)管線的降溫和遮蓋措施，混凝土的澆筑速度恢復(fù)了正常。2005年9月22日監(jiān)理檢查發(fā)現(xiàn)下進(jìn)出水口整流段底板混凝土澆筑的速度滯后，本日的氣溫雖然不高，但此倉混凝土的體積較大共計(jì)655.5m3，很長(zhǎng)時(shí)間根本無法進(jìn)行泵送，承包人采取反鏟入倉先澆筑靠倉口的混凝土，但這樣做并不是一個(gè)根本的解決辦法，可能會(huì)造成冷倉等情況和因不均勻入倉帶來的倉內(nèi)各部位混凝土溫差效應(yīng)，如不及時(shí)處理就可能帶來混凝土的質(zhì)量后患。監(jiān)理及時(shí)進(jìn)行了調(diào)查分析后，要求承包人對(duì)混凝土泵進(jìn)行仔細(xì)的檢查，結(jié)果是混凝土泵的一個(gè)氣壓閥沒有全部打開造成的混凝土泵送滯后，加上承包人不分析原因，就頻繁的調(diào)整拌和配比造成的。監(jiān)理指令承包人按開倉第一盤拌和配比拌和配比，結(jié)果混凝土的泵送效率之高，達(dá)到了自下進(jìn)出水口混凝土澆筑以來的最好水平。3.5混凝土的內(nèi)外溫差的控制和檢查設(shè)計(jì)在下進(jìn)出水口混凝土溫度觀測(cè)上沒有具體要求，且設(shè)置溫度觀測(cè)點(diǎn)將對(duì)下進(jìn)出水口結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)造成不必要的孔洞缺陷。但監(jiān)理工程師認(rèn)為需要通過混凝土的溫度測(cè)量，以了解其它部位該種配合比混凝土的溫升情況。因此我們利用混凝土擴(kuò)散段底板留置灌漿用的排水孔的部位，進(jìn)行了混凝土溫升和溫度內(nèi)外溫差監(jiān)測(cè)，此段混凝土的板厚在2米以上，在體積上具有一定的代表性。1#防渦梁擴(kuò)散段底板設(shè)置有排水孔間隔為1.5米一個(gè)，孔深2-3米，埋設(shè)孔徑φ100的PVC管，通過向管內(nèi)注水，采用水銀溫度計(jì)測(cè)量水溫度的方法。該倉混凝土于2005年9月21日17：15澆筑，監(jiān)理測(cè)試入倉溫度為27度，對(duì)混凝土的溫升和內(nèi)外溫差進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見下表9。表9混凝土內(nèi)外溫度測(cè)試結(jié)果時(shí)間混凝土溫度混凝土表面溫度混凝土內(nèi)外溫差當(dāng)日平均氣溫9月21日入倉27//23.89月22日第一天40261420.29月24日第三天503020249月26日第五天45271825.29月27日第六天42281425.69月28日第七天3528.27.227.4表102005年9月21日—2005年9月28日氣溫情況記錄表日期溫度記錄數(shù)最大值最小值平均值極差52622.523.83.572218.920.23.15222021.22525.52223.93.57262022.316729.52225.27.55282325.65123124.527.46.5從溫度測(cè)量結(jié)果可知，混凝土最高溫升在3天升至50度，隨后緩慢下降，混凝土的內(nèi)外溫差在20度范圍內(nèi)，隨氣溫變化波動(dòng)幅度不大，這說明材料的選擇和配合比的適用性符合降低混凝土溫升的規(guī)律，對(duì)控制混凝土的內(nèi)外溫差起到了積極的效應(yīng)，為防止混凝土產(chǎn)生塑性收縮裂縫創(chuàng)造了有利條件。3.6混凝土的拆模時(shí)間控制混凝土拆模的時(shí)間與環(huán)境的溫度和混凝土的早期強(qiáng)度密切相關(guān)。這與混凝土中水泥的水化溫度有關(guān)，環(huán)境溫度高，水泥水化時(shí)間短，相反水化時(shí)間長(zhǎng)。冬季拆模時(shí)間過早，將對(duì)混凝土的外觀質(zhì)量帶來一定的影響，因此監(jiān)理要求承包人成型同條件養(yǎng)護(hù)試塊，根據(jù)試驗(yàn)冬季的拆模時(shí)間應(yīng)比夏季的拆模時(shí)間延長(zhǎng)2-5天。3.7混凝土的養(yǎng)護(hù)混凝土拆模后的養(yǎng)護(hù)非常重要，養(yǎng)護(hù)到位與否同樣關(guān)系到混凝土的外觀質(zhì)量。水泥漿處于塑性狀態(tài)時(shí)的體積會(huì)產(chǎn)生塑性收縮，塑性收縮由混凝土表面蒸發(fā)失去水分或由下面干混凝土吸收水分所引起，由于混凝土處于塑性狀態(tài)時(shí)的強(qiáng)度不夠高，表面很容易產(chǎn)生塑性開裂。水分蒸發(fā)的速度愈快混凝土的收縮愈大，即混凝土的塑性收縮取決于空氣的溫度、混凝土的溫度、空氣的相對(duì)濕度和風(fēng)速。因此夏季環(huán)境溫度高表面水分的蒸發(fā)速度較快，而冬季氣候干燥，風(fēng)速較大等原因，都是極易形成混凝土表面的干縮裂縫的條件，因此在監(jiān)理的檢查和督促下，承包人加強(qiáng)了對(duì)混凝土的遮蓋、灑水養(yǎng)護(hù)；冬季時(shí)對(duì)混凝土增加了彩條布、保溫棉覆蓋延緩模板拆除時(shí)間等蓄熱法保溫措施。通過以上措施，有效的控制了混凝土的塑性收縮，下進(jìn)出水口的混凝土冬施和夏施期間均沒有出現(xiàn)干縮裂縫，保證了下進(jìn)出水口結(jié)構(gòu)混凝土的外觀質(zhì)量?；炷猎噳K的養(yǎng)護(hù)同樣十分