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摘要:对夏季高温时段的碾压混凝土浇筑,鉴于其施工温控难度大,设计大都避开夏季这一极端高温时段,要求不進行碾压混凝土施工。本文主要从快速施工、层间结合、通水冷却等方面来浅述夏季高温时段碾压混凝土施工应注意的问题,对于今后夏季高温时段碾压混凝土施工具有一定指导意义。
关键词:夏季高温 碾压混凝土施工 水工大坝
1 概述
从20世纪80年代我国第一座碾压混凝土——坑口水电站大坝建设以来,经历20多年的发展,我国的碾压混凝土筑坝技术发展迅速,不仅在理论研究还是施工技术方法都得到相应的发展,然而碾压混凝土温度控制施工技术方面却没有大的突破,基本沿用常态混凝土的温控方法,采用较低的出机温度来达到温控的目的,尤其对夏季高温时段的碾压混凝土浇筑,鉴于其施工温控难度大,设计大都避开夏季这一极端高温时段,要求不进行碾压混凝土施工,这使得工程施工缺乏连续性[1,2]。通过水电站成功的工程实例,笔者认为,只要措施得当,可以突破夏季高温时段的碾压混凝土浇筑施工技术,实现碾压混凝土的全年施工。
2 夏季高温时段碾压混凝土施工可行性分析
碾压混凝土温度控制的关键影响因素为温度,所以新的温控方法成为研究夏季高温时段碾压混凝土施工可行性分析的关键问题。碾压混凝土水化热温升特性与混凝土裂缝成因的相关研究内容可以表明:首先,在碾压混凝土水化热温的峰值来的较晚,这是因为碾压混凝土水化热温升相对较慢的原因,所以可以通过早期缓慢温升的过程中进行相关措施,目的就是为了碾压混凝土水化热温度峰值扁平化,从而削减了碾压混凝土的内外温差。同时若混凝土出机温度有所放宽,混凝土在运输、浇筑过程中与环境温度的温差相对较小,其热交换也会相对较小,温度回升少,温度(能量)损失也会相对较少。其次,从根据混凝土裂缝成缝机理方面进行分析,诱发混凝土温度裂缝的根本原因就是混凝土内外相对温差。所以合理的对碾压混凝土内外温差及最高温度进行适时有效控制的措施可以有效控制最高温度,同时也能达到最终温度场的相关要求。第三,对于后期碾压混凝土温降来说,相关的应力补偿能有效防止温度裂缝的产生。所以,可以从上述三个方面看出,对于夏季高温时段施工中来说,通过有效控制措施能使得施工不受气温限制,即夏季高温时段碾压混凝土施工可行。
3 高温时段碾压混凝土施工方法
3.1 混凝土施工配合比能有效降低水化热温升高
合理的外加剂,再加上除上下游防渗混凝土采用二级配混凝土,另外应该注意使用水化热的水泥、高掺量的粉煤灰(粉煤灰掺量高达55%),另外其他均为三级配混凝土等措施来优化混凝土配合比,这样就能够达到降低水化热温升的目的。
3.2 降低混凝土出机温度探讨
首先,对于砂石加工系统来说,一般要求为了减少阳光直射的影响,高温季节人工碎石骨料堆高大于6m,同时骨料贮量能满足3~4d的混凝土连续浇筑量,这都是在骨料温度保持在28℃以下的条件下,上述措施可以有效控制成品骨料堆高度。另外,对于砂石加工系统骨料加工、运输各个环节来说,设置凉棚等措施降低骨料温度也显得尤为重要。
第二,冷风机在一定月份(一般为5~9月)被使用来进行骨料预冷,同时混凝土拌和两个生产过程采用冷水来进行降低混凝土出机温度的措施。另外,对于不同原材料来说,粗骨料温度对于混凝土出机口温度影响最大,砂及水的温度次之,水泥的温度影响较小。这样,三个预冷骨料仓(预冷骨料仓采用隔热保温材料建成),分别存放大石、中石、小石三种粗骨料,料仓外配备冷风机。
3.3 降低混凝土浇筑温度探讨
首先,在混凝土入仓环节,在不同高程段分别采取汽车直接入仓、自行式混凝土带式布料机输送混凝土入仓、胶带机入仓、真空溜槽入仓等多种入仓方式灵活布置,以满足碾压混凝土快速入仓要求;采用适合坝体连续上升的自动就位连续交替上升悬臂模板和台阶溢流面专用台阶模板,使溢流消能台阶一次浇筑成型,且能连续上升。
第二,仓面喷雾器进行低温水喷雾,可以形成仓面小气候,对于混凝土仓面浇筑环节来说显得尤为重要,这样就可以在降低仓面环境温度的同时,还可以增大仓面平均湿度。如果采用次方法,可以预计仓面温度平均降低5℃左右,同时致使仓面平均湿度大于80%,这样对于保持混凝土表面湿度,防止水分蒸发就显得十分有意义。
3.4 规范仓面施工,施工现场实行动态控制
高温时段碾压混凝土施工的最大难点就是如何保证混凝土的层间结合。大坝碾压混凝土施工前,组织联营体全体施工技术人员学习,考核合格方可上岗作业。全面施工以《施工工法》为导则,仓面施工人员必须遵守。工程解决碾压混凝土层间结合的主要方法是:①采用仓面VC值动态控制,一般是3-12s,高温时段一般按下限控制,同时做好碾压混凝土的覆盖保湿;②动态调整外加剂的掺量,以动态调整混凝土的初凝时间,保证混凝土的良好塑性,从而保证混凝土的层间结合良好。
3.5 全断面预埋冷却水管,削减混凝土水化热峰值
工程坝体通水制冷水的冷源为布置于左岸坝肩高程843.8m平台上的一台4.1868×109J(100万大卡)的冷水机组,通过冷水机组制冷水通至机组侧的150m3制冷水池,再接主、支管向坝面供冷水。
其中参数设计分析如下,高密聚乙烯管(俗称PVC管)被用于冷却水管,其管外直径为32mm,导热系数16.6kJ/(m·h·℃),抗拉强度10MPa以上,断裂伸长率200%,排间距1.5m。同时需要注一点是坝体内单个管圈的通水循环为250m左右。“U”形铁丝固定于混凝土面的方式被采用,这样在冷却水管埋设时可以做到混凝土边摊铺边埋设,同时保证冷却水管上部混凝土摊铺的质量,以及有足够厚度进行碾压时,保证水管被压破的问题。
3.6 加强温度监测,建立坝体温度监测预警机制
工程成立了工程大坝温控小组,建立了温度监测网,形成较为完整的坝体温度监测制度及坝体监测预警机制,并通过人工与光纤测温等先进测温技术相结合的方法,快速成效地把坝体温度监测成果反馈给大坝温控小组进行决策。
4 结语
凭借规范的施工管理与有效的温度控制方法,工程突破了大坝高温季节不能大规模浇筑混凝土的“禁忌”,成功实现工程全年连续、均衡施工,温控理念与措施值得借鉴。
参考文献:
[1]彭先兵.浅谈高温气候下水泥混凝土道路施工的质量控制[J].混凝土与水泥制品,2010,(1).
[2]乜树强,陈沛,朱岳明.高温季节泵站泵送混凝土施工的温控防裂方法研究[J].中国农村水利水电,2008,4.
关键词:夏季高温 碾压混凝土施工 水工大坝
1 概述
从20世纪80年代我国第一座碾压混凝土——坑口水电站大坝建设以来,经历20多年的发展,我国的碾压混凝土筑坝技术发展迅速,不仅在理论研究还是施工技术方法都得到相应的发展,然而碾压混凝土温度控制施工技术方面却没有大的突破,基本沿用常态混凝土的温控方法,采用较低的出机温度来达到温控的目的,尤其对夏季高温时段的碾压混凝土浇筑,鉴于其施工温控难度大,设计大都避开夏季这一极端高温时段,要求不进行碾压混凝土施工,这使得工程施工缺乏连续性[1,2]。通过水电站成功的工程实例,笔者认为,只要措施得当,可以突破夏季高温时段的碾压混凝土浇筑施工技术,实现碾压混凝土的全年施工。
2 夏季高温时段碾压混凝土施工可行性分析
碾压混凝土温度控制的关键影响因素为温度,所以新的温控方法成为研究夏季高温时段碾压混凝土施工可行性分析的关键问题。碾压混凝土水化热温升特性与混凝土裂缝成因的相关研究内容可以表明:首先,在碾压混凝土水化热温的峰值来的较晚,这是因为碾压混凝土水化热温升相对较慢的原因,所以可以通过早期缓慢温升的过程中进行相关措施,目的就是为了碾压混凝土水化热温度峰值扁平化,从而削减了碾压混凝土的内外温差。同时若混凝土出机温度有所放宽,混凝土在运输、浇筑过程中与环境温度的温差相对较小,其热交换也会相对较小,温度回升少,温度(能量)损失也会相对较少。其次,从根据混凝土裂缝成缝机理方面进行分析,诱发混凝土温度裂缝的根本原因就是混凝土内外相对温差。所以合理的对碾压混凝土内外温差及最高温度进行适时有效控制的措施可以有效控制最高温度,同时也能达到最终温度场的相关要求。第三,对于后期碾压混凝土温降来说,相关的应力补偿能有效防止温度裂缝的产生。所以,可以从上述三个方面看出,对于夏季高温时段施工中来说,通过有效控制措施能使得施工不受气温限制,即夏季高温时段碾压混凝土施工可行。
3 高温时段碾压混凝土施工方法
3.1 混凝土施工配合比能有效降低水化热温升高
合理的外加剂,再加上除上下游防渗混凝土采用二级配混凝土,另外应该注意使用水化热的水泥、高掺量的粉煤灰(粉煤灰掺量高达55%),另外其他均为三级配混凝土等措施来优化混凝土配合比,这样就能够达到降低水化热温升的目的。
3.2 降低混凝土出机温度探讨
首先,对于砂石加工系统来说,一般要求为了减少阳光直射的影响,高温季节人工碎石骨料堆高大于6m,同时骨料贮量能满足3~4d的混凝土连续浇筑量,这都是在骨料温度保持在28℃以下的条件下,上述措施可以有效控制成品骨料堆高度。另外,对于砂石加工系统骨料加工、运输各个环节来说,设置凉棚等措施降低骨料温度也显得尤为重要。
第二,冷风机在一定月份(一般为5~9月)被使用来进行骨料预冷,同时混凝土拌和两个生产过程采用冷水来进行降低混凝土出机温度的措施。另外,对于不同原材料来说,粗骨料温度对于混凝土出机口温度影响最大,砂及水的温度次之,水泥的温度影响较小。这样,三个预冷骨料仓(预冷骨料仓采用隔热保温材料建成),分别存放大石、中石、小石三种粗骨料,料仓外配备冷风机。
3.3 降低混凝土浇筑温度探讨
首先,在混凝土入仓环节,在不同高程段分别采取汽车直接入仓、自行式混凝土带式布料机输送混凝土入仓、胶带机入仓、真空溜槽入仓等多种入仓方式灵活布置,以满足碾压混凝土快速入仓要求;采用适合坝体连续上升的自动就位连续交替上升悬臂模板和台阶溢流面专用台阶模板,使溢流消能台阶一次浇筑成型,且能连续上升。
第二,仓面喷雾器进行低温水喷雾,可以形成仓面小气候,对于混凝土仓面浇筑环节来说显得尤为重要,这样就可以在降低仓面环境温度的同时,还可以增大仓面平均湿度。如果采用次方法,可以预计仓面温度平均降低5℃左右,同时致使仓面平均湿度大于80%,这样对于保持混凝土表面湿度,防止水分蒸发就显得十分有意义。
3.4 规范仓面施工,施工现场实行动态控制
高温时段碾压混凝土施工的最大难点就是如何保证混凝土的层间结合。大坝碾压混凝土施工前,组织联营体全体施工技术人员学习,考核合格方可上岗作业。全面施工以《施工工法》为导则,仓面施工人员必须遵守。工程解决碾压混凝土层间结合的主要方法是:①采用仓面VC值动态控制,一般是3-12s,高温时段一般按下限控制,同时做好碾压混凝土的覆盖保湿;②动态调整外加剂的掺量,以动态调整混凝土的初凝时间,保证混凝土的良好塑性,从而保证混凝土的层间结合良好。
3.5 全断面预埋冷却水管,削减混凝土水化热峰值
工程坝体通水制冷水的冷源为布置于左岸坝肩高程843.8m平台上的一台4.1868×109J(100万大卡)的冷水机组,通过冷水机组制冷水通至机组侧的150m3制冷水池,再接主、支管向坝面供冷水。
其中参数设计分析如下,高密聚乙烯管(俗称PVC管)被用于冷却水管,其管外直径为32mm,导热系数16.6kJ/(m·h·℃),抗拉强度10MPa以上,断裂伸长率200%,排间距1.5m。同时需要注一点是坝体内单个管圈的通水循环为250m左右。“U”形铁丝固定于混凝土面的方式被采用,这样在冷却水管埋设时可以做到混凝土边摊铺边埋设,同时保证冷却水管上部混凝土摊铺的质量,以及有足够厚度进行碾压时,保证水管被压破的问题。
3.6 加强温度监测,建立坝体温度监测预警机制
工程成立了工程大坝温控小组,建立了温度监测网,形成较为完整的坝体温度监测制度及坝体监测预警机制,并通过人工与光纤测温等先进测温技术相结合的方法,快速成效地把坝体温度监测成果反馈给大坝温控小组进行决策。
4 结语
凭借规范的施工管理与有效的温度控制方法,工程突破了大坝高温季节不能大规模浇筑混凝土的“禁忌”,成功实现工程全年连续、均衡施工,温控理念与措施值得借鉴。
参考文献:
[1]彭先兵.浅谈高温气候下水泥混凝土道路施工的质量控制[J].混凝土与水泥制品,2010,(1).
[2]乜树强,陈沛,朱岳明.高温季节泵站泵送混凝土施工的温控防裂方法研究[J].中国农村水利水电,2008,4.