第３１卷第３期 ２ ０ １ ２年６月 四川水力发电 Ｖｏ１．３１．Ｎｏ．３ Ｓｉｅｈｕａｎ Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｊｕｎ．．２ ０ １ ２ 高寒地区大体积混凝土温控施工技术 ｇ－ 昌， 毛伟 ６１００３６； ８６０２００） （中国人民武装警察部队水电第三总队十一支队，四川成都西藏电力公司巴河发电分公司，西藏林芝摘要：分析了西藏老虎嘴水电站冬季大坝混凝土施工采取的温控施工技术，从施工的各个环节控制混凝土浇筑后的内外 温差，以达到控制混凝土浇筑块体温度裂缝的目的。 关键词：高寒地区；大体积混凝土；温控；冬季；防裂措施；施工技术 中图分类号：ＴＶ５４４ ．９１；ＴＶ６４２．３；ＴＶ４３１；ＴＶ５２ ．１文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－２１８４（２０１２）０３－０００６－０３ １工程概述 工期大坝的施工质量和运行期大坝的安全运行， 老虎嘴水电站位于西藏林芝地区工布江达县 巴河干流上，是巴河巴松湖以下河段梯级开发规 划的第七个梯级电站，总装机容量１０．２万ｋＷ，多 必须采取严格、科学、合理的温控防裂措施。 ３大体积混凝土温度裂缝产生的机理 ３．１ 温度应力的产生 年平均发电量４．９５５亿ｋＷ・ｈ，是西藏迄今为止 建设的单机容量最大的水电站。 大体积混凝土由于水泥水化时会放出大量的 水化热，而混凝土自身体积较大，且因混凝土表面 和内部的散热条件不同，混凝土表面由于直接与 空气接触，散热条件好，热量可向大气中散发，其 表面温度上升较少；而混凝土内部自身导热性能 差，水化热积聚在混凝土内部不易散发，温度会上 升较多，从而形成外低内高的温差。由于外部约 老虎嘴水电站枢纽建筑物主要由混凝土重力 坝、坝后式发电厂房、右岸泄洪洞、左岸溢流坝及 左岸混凝土副坝等组成，最大坝高８４ ｍ，坝顶长 ２７２．７ ｍ，为三等（中型）工程，枢纽主要建筑物按 ３级建筑物设计，次要建筑物按４级建筑物设计。 其防洪标准为：挡、泄水建筑物按１００年一遇洪水 设计，５００年一遇洪水校核；厂房按５０年一遇洪 水设计，２００年一遇洪水校核。 由我单位承建的电站右岸混凝土重力坝最大 坝高７９ ｍ，坝顶长１２３ ｍ。笔者以右岸混凝土大 束和内部约束的存在，使混凝土不能自由变形，于 是就在混凝土内部产生温度应力，这种由于温度 变化产生的变形受到约束而产生的应力称为温度 应力。由此可见：产生温度应力必须具备两个必 要条件：温差和约束。温差越大，产生的温度应力 越大，混凝土越容易开裂。当大体积混凝土被完 坝冬季施工为例，介绍了施工中采用分层分段浇 筑、单次最大混凝土浇筑方量为２ ２５０ ｍ ，在施工 全嵌固时，它受到的约束最大，此时温度应力会达 到最大值；当约束减小时，所产生的温度应力也随 之减小，开裂的概率也随之降低。 ３．２约束 环境日最低气温为一９℃，针对混凝土内外温差大 的特点采取的有效的温控施工技术，达到了控制 混凝土浇筑块体温度裂缝的目的。 ２技术难度 大体积混凝土受到的约束一般分为内约束和 外约束两种。 老虎嘴水电站坝址的气候属高寒气候：年平 均气温较低、年气温变幅较小、气温日差较大；空 ３．２．１ 内约束引起温度裂缝的机理 一气稀薄、含氧量低、日照时间长、日辐射强；大风天 数较多、风速较大、气候较干燥、干湿季节分明。 如此气候条件对混凝土重力坝的温控防裂极为不 利，特别是冬季浇筑的早龄期混凝土。为保证施 收稿Ｅｔ期：２０１２－０５－２１ 个物体或一个构件本身各质点之间的相互 约束作用称为内约束。 大体积混凝土在水泥水化时会形成外低内高 的温差，这种温差会使大体积混凝土内部温度分 布不均匀，会引起质点发生的变形不一致，从而产 ■Ｓｉｃｈｕａｎ Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ 廖昌等：高寒地区大体积混凝土温控施工技术 生内约束。大体积混凝土中心由于温度较高，所 产生的热膨胀也较表面大，因而在混凝土中心产 生压应力，而表面则产生拉应力。当表面拉应力 超过混凝土的抗拉强度时，就会在大体积混凝土 的外表面产生裂缝，这种裂缝比较分散、裂缝宽度 小、深度也很小，俗称“表面裂缝”，一般发生在混 凝土浇筑后的温度上升阶段，是因混凝土体积发 生膨胀形成的。 ３．２．２外约束引起温度裂缝的机理 一个物体的变形受到其它物体的阻碍，一个 结构的变形受到另一个结构的阻碍，这种结构与 结构之间、物体与物体之间、物体与构件之间、基 础与地基之间的相互牵制作用称做“外约束”。 大体积混凝土浇筑后数日（一般不少于５ ｄ），水泥水化热基本释放完毕，由于环境温度较 低，此时大体积混凝土就会从最高温度开始逐渐 降温，降温的结果会引起混凝土的收缩，同时？昆凝 土中多余的水分也随之蒸发，这样就会引起混凝 土体积出现不同程度的收缩。而地基、其它结构 往往会对大体积混凝土进行约束，让其不能自由 变形，在这种外部约束的作用下，混凝土的内外温 差就会产生温度应力，这种温度应力一般是拉应 力。当该温度应力超过混凝土的抗拉强度时，就 会从约束面开始向上出现开裂，从而形成温度裂 缝。若温度应力足够大，裂缝会连续产生，甚至会 贯穿整个截面。贯穿裂缝会严重影响结构的性 能，它会破坏结构的整体性、耐久性、防水性，给结 构带来重大损伤，直接影响到工程结构的安全。 贯穿裂缝一般发生在混凝土的温度下降阶段，且 外部约束较大，裂缝一般与约束面成直角。如约 束体为桩基、岩体以及老混凝土结构面时约束力 会更大，产生的温度应力也会更大。但只是在温 差（最高温度与最终稳定温度差）为２５ ｃＩ＝以上才 会出现这种裂缝。此外，不同的约束体会导致不 同的贯穿裂缝，且其发生部位和裂缝的多少也会 不一样。若产生贯穿裂缝，且后期养护不到位，还 会加剧裂缝的发展。 ４大体积混凝土温控技术的应用 ４．１ 大体积混凝土的配置 ４．１．１水泥 大坝混凝土除抗裂性能外，还要求抗冻融性、 耐磨性、抗蚀性、强度较高及干缩较小，因此而采 ２０１２年第３期 用了较高强度且水化热较小的４２５号中热硅酸盐 水泥。 ４．１．２矿物掺合料 掺人２０％的粉煤灰用以代替水泥用量。 由于粉煤灰本身的火山灰活性作用，生成硅 酸盐凝胶，作为胶凝材料的一部分起增强作用外， 在混凝土用水量不变的条件下，由于粉煤灰颗粒 呈球状并具有“滚珠效应”，可以起到显著改善混 凝土和易性的效能。若保持混凝土拌合物原有的 流动性不变，则可减少单位用水量，从而可提高混 凝土的密实性和强度。同时，其放热量一般为水 泥放热量的５％～３５％，且升温速度慢，因而能起 到降低水化热和延长温升时间的作用。 ４．１．３外加剂 掺入水泥用量０．８％的内萘磺酸盐高效减水 剂、水泥用量０．０４％的引气剂和拌合水重量５％ 的抗冻剂。 萘磺酸盐高效减水剂的减水率在２０％以上， ２８ ｄ强度较普通混凝土可提高３５％～６０％，其初 凝时间可延缓１０ ｈ左右，且水化热峰值出现的时 间达２４ ｈ，有效降低了早期水化热，从而有效地减 少或避免了温度裂缝的出现。 掺入引气剂使混凝土中引入的气泡占据了自 由空间，破坏了毛细管的连通性，提高了混凝土的 抗渗性，且其内部产生的微小气泡也大大改善了 混凝土的耐久性，尤其使混凝土的抗冻循环性能 显著提高。 防冻剂能降低混凝土内部水的冰点，使其在 可能遭受的低温情况下不结冰，则水泥仍可发生 水化反应，使混凝土在负温下硬化。 ４．１．４骨料 选择当地质量优良的天然卵石和细度模数为 ２．７８的中粗砂。 骨料的选择是保证｝昆凝土强度的关键因素， 其次，骨料在混凝土中的体积超过５０％，在成型 阶段是一种导热介质，因此，选择导热系数高、热 传导能力强的骨料，可有效降低混凝土的内外温 差。 ４．２冬季保温措施 ４．２．１混凝土拌合 本工程混凝土骨料采取干燥措施，不考虑加 热。为确保混凝土出机口温度，采用热水拌合的 Ｓ＆ｈｕａｎ ＷａｔｅｒＰｏｗｅｒ日 第３ｌ卷总第１５２期 四川水力发电 ２０１２年６月 方式。加热水温度根据混凝土配合比、环境温度 等条件在现场确定。在搅拌过程中，先投入骨料 凝土，在振动界限以前给予二次振捣，排除混凝土 因泌水在粗骨料、水平钢筋下生成的水分和孔隙， 提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落 而出现的裂缝，以减小内部微裂，增加混凝土密实 和水，当搅拌一定时间、温度降到４０℃左右时再 投入水泥，继续搅拌到规定时间。投料时一定不 能把冰雪和骨料冰块投入拌合机内，以免造成温 度损失，混凝土拌合时间比常温季节适当延长 ２０％～２５％。 度，可使混凝土抗压强度提高１０％～２０％。 ４．３．３混凝土表面的处理 经过振捣和粗骨料的沉积，大体积混凝土设 计标高表面水泥浆较厚，如不处理，易导致产生干 缩裂缝。施工时，我单位将混凝土施工完成面适 当提高，再将表面浮浆刮除，使混凝土完成面达到 设计标高。在混凝土初凝前用铁磙筒碾压一遍， 再用木抹子搓平、压实，以防止混凝土表面龟裂。 ４．３．４温度监测 ４．２．２混凝土运输 （１）在混凝土水平及垂直运输过程中尽量减 少倒运次数。 （２）搅拌车外必须覆盖保温材料。 （３）浇筑中止或结束时，立即用蒸汽或热水 对运输设备及混凝土拌合机进行清洗，恢复运输 时应先给搅拌车容器罐预热。 通过对混凝土温度进行监测，实时掌握混凝 （４）溜槽外用竹胶板封闭并铺设简易保温材 料。 土内部的变化情况，采取相应的控制措施，可有效 控制混凝土裂缝的产生。本工程温度检测内容包 括：原材料温度、混凝土绝热温升、搅拌和运输过 程中的混凝土温度以及养护过程中的混凝土温度 变化。 ５ 结语 ４．２．３仓面 （１）用高压风清除仓面内的余水。 （２）采用”暖棚法”进行保温。棚内用火炉供 热，通过火炉的个数控制仓内温度，确保仓内温度 不低于５ 。 笔者针对高寒地区的特殊气候，从施工的角 度出发，提出了大体积混凝土的裂缝控制技术。 大坝混凝土经钻心取样进行混凝土抗压强度试验 检测，Ｃ１５～Ｃ２０混凝土平均抗压强度达到设计强 度的１４８％，控制水平达到优良，外观质量达到设 （３）每仓混凝土初凝后立即在其表面覆盖保 温蓬布。 （４）养护７ ｄ后拆模，拆模后对其表面再用保 温材料覆盖３～５ ｄ。 ４．３防裂措施 计要求，得到建设方、监理等单位的一致认可。 参考文献： ［１］混凝土外加剂应用技术规范，ＧＢ５０Ｉ１９—２００３［ｓ］． ［２］ 施惠生，孙振平，邓恺．混凝土外加剂实用技术大拿［Ｍ］． ４．３．１搅拌工艺的改进 在搅拌混凝土时，采取先把水、水泥和砂拌合 后，再投放石子进行搅拌的方法，这种搅拌工艺的 主要优点是无泌水现象，混凝土上下层强度差减 北京：中国建材工、【 出版社，２００８． 作者简介： 少，可有效地防止水分向石子与水泥砂浆面的集 中，从而使硬化后的界面过渡层结构致密、粘结加 强，进而提高混凝土的防裂机能。 ４．３．２浇筑工艺的改进 浇筑采用分层分段的方式。对于浇筑后的混 ・廖昌（１９８８・），男，湖北监利人，副股长，助理ｌ＿Ｊ 程师，学士，从事 水利水电工程施工技术与管理工作； 毛伟（１９７１一），男，四川大邑人，助理工程师，从事水电厂技术工 作． （责任编辑：李燕辉） 一＋－－－ｔ－“十一十”— 一“—卜 十”—卜”——卜“—・卜”＋”—卜“十”＋”—・卜”—卜”—・卜”—卜“—卜”十一．＋・ ＋“＋・－＋・・＋一＋“＋一＋”＋”＋“＋”＋”＋“＋一＋一－－４－“＋“＋”＋”－－＋－“＋一＋“＋“＋国网“十二五”期间将在新疆重点建设４奈能源大通道 国家电网公司总经理刘振亚５月１３日在新疆举行的“疆电外送”启动仪式上表示：建设能源大通道，实现‘疆电外 送’，在更大范围优化能源配置，是实施西部大开发战略，推动新疆跨越式发展的战略举措，是转变发展方式，优化能源布 局，促进节能减排，保障国家能源安全的要求。“十二五”期间，国家电网公司将投资１ ２６４亿元发展新疆电网，重点建设 哈密南一郑州、哈密北一重庆、准东一四川三回特高压直流，新疆一西北联网７５０千伏第二通道工程和坚强的新疆送端 电网。到２０１５年，形成３ ０００万千瓦“疆电外送”能力，每年可外送电量Ｉ ６５０亿千瓦时。根据测算，哈密南一郑州、哈密 北一重庆、准东一四川工程送到河南、重庆和四川的落地电价仍低于目前三省（市）煤电标杆上网电价，将有效抑制受端 地区电价增长。新疆煤炭就地转化为电力后，每年可外送电量１ ６５０亿千瓦时，利用煤炭８ ０００万吨。 一Ｓｉｃｈｕａｎ Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ