功果桥水电站碾压混凝土温度控制

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摘要：功果桥水电站坝顶高程1310m，坝顶长356m、最大坝高105m。主要由挡水建筑物、泄洪建筑物、引水及发电建筑物等组成，其中拦河大坝为碾压混凝土重力坝。碾压混凝土重力坝具有大仓面通仓薄层碾压、连续快速施工的特点，由于坝体上升速度较快，碾压混凝土的水泥用量低，水化热升温较小，但难以通过浇筑层面散发坝体内部的热量。且功果桥水电站混凝土骨料采用开挖加工破碎成的板岩骨料，相较于其他电站采用的灰骨料混凝土，有绝热温升较高、线膨胀系数大的特点，因此，对温控有更高要求。

【关键词】：功果桥大坝 碾压混凝土 温控 水化热

中图分类号：TU528文献标识码： A

概述

功果桥水电站位于云南省云龙县大栗树西侧，坝址控制流域面积9.72万km2，多年平均流量1010m3/s，多年平均径流量318.51亿m3。电站所处的澜沧江峡谷中段水面比降约1.6‰。坝址处河流总体流向为SE方向，呈“S”形流经坝段区。河谷深切呈“V”型谷，属高山峡谷地貌，上游左岸有支流沘江汇入澜沧江。坝区内出露地层有白垩系下统景星组下段(K1j1)岩性为浅变质砂岩、石英砂岩及砂质板岩。第四系(Q4)主要为崩积块石、碎石及土，残坡积碎石土，冲、洪积漂卵砾石及泥石流堆积等。

基本资料

2.1气温及水温

澜沧江流域属西南季风气候，干湿两季分明，5月至10月为雨季，11月至翌年4月为干季。主汛期为6～10月，4月、5月为汛前过渡期，11月为汛后过渡期，12月至3月中旬进入稳定的退水时段。

2.2配合比

温控计算所采用的配合比，选用功果桥水电站实际采用配合比中水泥掺量最大的，具有代表性的配合比，具体见表1。

表1

2.3温度控制标准

2.3.1坝体混凝土最高允许温度

坝体混凝土最高允许温度见表2。

表2坝体混凝土最高允许温度

2.3.2新老混凝土温控标准

在间歇期超过28天的老混凝土面上继续浇筑时，老混凝土面以上1/4L范围内的新浇筑混凝土按新老混凝土温差控制。温差控制标准为：碾压混凝土不大于13℃；常态混凝土不大于15℃。

大坝混凝土温控措施

3.1 选用水化热较低的水泥

水泥是混凝土的主要成分，同时也是混凝土温度变化的主要因素，选择合适的水泥可有效地补偿混凝土的温度收缩，在有效的条件下可提高混凝土的抗裂性。采用发热量较低的水泥和减少单位水泥用量，优化混凝土配合比是降低混凝土水化热温升的最有效措施。根据计算表明，每方混凝土中少用10kg水泥，则可降低混凝土绝热温升1.2℃左右。经过对多家具有一定生产规模的水泥厂的调研和对水泥的各项指标的试验检测分析、论证，本工程采用三江、祥云水泥，其各项指标符合国标要求。

3.2掺用粉煤灰、高效减水剂

3.2.1掺用粉煤灰

掺加粉煤灰是降低水泥用量的一项重要措施，不但可以节约水泥还可以减少水化热。由于粉煤灰活性比水泥低，掺粉煤灰的混凝土凝结时间延长且绝热温升峰值也有所降低，对混凝土温控和防止裂缝的产生十分有利。经过对多家粉煤灰厂的调研和对其的各项指标的试验检测分析、论证：昆明II级、曲靖II级、宣威Ⅰ级粉煤灰各项指标均达到国家规定的Ⅰ、Ⅱ级灰的标准，可在混凝土中掺用，因本工程采用的砂岩具有一定的碱活性，因此，粉煤灰掺量不小于25%。

3.2. 2掺用高效减水剂

掺用高效减水剂可以减少用水量，从而节约水泥，改善混凝土质量，同时也相应削减水泥水化热温升。本工程中采用的减水剂是是江苏博特新材料有限公司生产的JM-Ⅱ缓凝高效减水剂。

3.3采用合理的骨料级配

在施工条件允许的范围内，加大骨料最大粒径，可以减少水泥用量。见表3。

表3功果桥大坝工程粗骨料检测成果统计汇总表

3.4降低混凝土出机口温度

本工程左岸拌和系统预冷措施按RCC生产不低于12℃、常态混凝土生产不低于10℃配置，即加冰、冷冻水拌和及骨料一、二次风冷。根据外界气温及混凝土出机口温度要求，可选择采用风冷、加冰、冷冻水拌和混凝土其中一种或几种措施，以满足混凝土出机温度的要求。

㈠降低骨料温度

为了降低混凝土浇筑温度，需要对混凝土原材料采取降温措施，以降低混凝土出机口温度。根据混凝土出机口温度计算可知，各种原材料中，对混凝土出机口温度影响最大的是石子的温度，石子温度降低1℃，出机口的混凝土温度约可降低0.6℃。

(1)骨料的堆料高度：堆料高度大于6m时，骨料温度接近月平均气温；

(2)预冷骨料：控制混凝土细骨料的含水率在6%以下，通过一、二次风冷对骨料进行预冷，以降低混凝土的出机温度；

(3)对骨料运输汽车及皮带机进行遮阳措施；

(4)水泥、粉煤灰提前组织进场，降低出厂温度。

㈡制冷水和加冰拌和混凝土

低温水拌和：利用螺杆冷水机组提供的冷冻水进行拌和，水温降低1℃可使混凝土出机口温度降低0.2℃左右。

加冰拌和：利用冰屑代替一部分拌和用水，由于冰屑在拌和过程中融解，将吸收80kcal/kg的潜热，可进一步降低混凝土的出机口温度。

通过骨料风冷、加制冷水和加冰拌和等措施，使混凝土出机口温度达到预冷混凝土的最低温度限值。

3.5降低混凝土入仓温度和浇筑温度

混凝土运输和浇筑过程中的热量倒灌较多，在实际施工时采取加快混凝土运输、吊运和平仓振捣速度、仓面喷雾等措施以减少或防止热量倒灌，有效防止预冷混凝土的温度回升。

加强混凝土养护

混凝土养护也是降低混凝土最高温度的有效措施之一，采用表面流水养护可使混凝土早期最高温度降低1.5℃左右。

4.1养护方法

主坝混凝土养护主要采用人工洒水、塑料花管自流和机具喷射的方式使混凝土表面在满足规范要求的时间内保持长时间湿润。

(1)人工洒水：在边角部位、需要控制水流以及对金结安装有影响的部位用人工洒水。

(2) 自流养护：上下游坝面及两侧横缝面采用钻有小孔的钢管或塑料管进行自流养护，其方法是在直径φ25的塑料管上，按100mm的间距，钻一排φ1.5～2mm的小孔，固定在大型模板的下口或利用模板的爬升锥孔固定在混凝土表面上，通水后从小孔中流出的微量水流在混凝土表面形成“水膜”，保持养护面长时间湿润。自流养护由于受到水压力、坝面形状等影响养护效果有时不稳定，必要时辅以人工洒水养护。

(3) 机具喷洒：水平面的养护可采用机具喷洒的方法进行养护，其方法是利用管道中的水压力推动固定在支架上的定型喷头，在混凝土表面进行旋喷或摆喷。

(4)喷雾养护：碾压混凝土采用固定式的喷雾机、移动式喷雾机及人工手持冲毛机喷头喷雾形成仓面小小气候。

(5)表面覆盖：为减轻人工洒水劳动强度和减少养护用水量，也可结合采用表面覆盖保湿的方法进行养护，覆盖材料双层麻布片，洒水量以保持麻布片完全湿润为准。

(6)漫水养护：在浇筑仓面平整度较好，对相邻坝块的施工无较大干扰时，可以实施表面漫水养护，能有效降低混凝土早期最高温度。

4.2养护时间

混凝土连续养护时间不少于28天，或养护到新混凝土浇筑的时候。设计有特殊要求的部位如抗冲耐磨层混凝土表面、过流面混凝土等延长养护时间。对于顶部表面混凝土，在混凝土能抵抗水的破坏之后，立即覆盖保水材料使表面保持潮润状态；侧表面在模板拆除之前及拆除期间都尽可能保持潮湿状态，其方法是让养护水流从混凝土顶面向模板与混凝土之间的缝渗流，以保持表面湿润，直到模板拆除，并转入正常养护状态。

4.3养护其它要求

养护用水使用水质满足规范要求的水，水中不含污染混凝土表面的任何杂质；养护弃水妥善引排至集水坑集中排除。用于养护的设备处于常备状态，以便在实际需要时可立即使用。混凝土养护由专人负责，并作好养护记录。

大坝温度控制监测成果分析

根据水电四局在施工期间坝体内埋设的施工监测温度计和测缝计（在坝右0+049.50m断面处坝体上游面EL.1241.00～EL.1307范围内沿高程间隔10m布置温度计）以及两年多水电四局的施工观测资料分析均表明：

通过严密的控制和精心细致的施工，功果桥水电站大坝温度控制在技术要求范围内，出机口温度、浇筑温度、砼内外温差等温度控制都符合温度变化规律。混凝土入仓后随水化热而升温，温升幅度取决于混凝土浇筑季节。夏季浇筑的混凝土温升幅度高，在31.2~33℃之间，冬季低温季节浇筑的混凝土的温升幅度一般低于6℃；混凝土浇筑后温度随着混凝土水化热热产生有所升高，水化反应达到一定程度后随后在通水冷却的作用下温度逐渐降低并趋于稳定，这一变化规律符合温控设计要求。

大坝混凝土裂缝情况

功果桥大坝工程目前已发现的大坝混凝土裂缝只有三条，且均为浅层裂缝，未发现危害性较大的贯穿性裂缝。对所有裂缝都及时进行了处理。裂缝控制在国内已建大坝中是首屈一指的，这不仅说明了混凝土施工温度控制的有效性，也证实了本工程大坝混凝土具有较高的抗裂性能。

结束语

在保证混凝土施工质量和抗裂要求的前提下，通过各种技术措施，降低水泥用量，不仅利于温控，而且能降低混凝土成本。功果桥大坝工程从施工组织上充分重视混凝土温度控制工作，合理安排浇筑时间，避免高温时段浇筑混凝土，尽量利用每年11月～次年3月低温季节内多浇、快浇混凝土；合理采用配合比，充分利用混凝土的后期强度降低水泥的水化热，减少温度应力；混凝土浇筑过程中采取合理的施工工艺和方法，减低混凝土温升。从大坝的内部温度监测结果分析证明，功果桥水电站大坝工程的坝体温度变化符合碾压混凝土坝的温度变化的一般规律，故功果桥水电站大坝工程的混凝土施工温度的控制是成功的。