亭子口厂房工程混凝土施工温控措施

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(中国水利水电第五工程局五分局，四川 成都，610066)

1 概述

亭子口坝后式电站厂房布置在左岸，安装间布置于厂房左端，主厂房上下游均布置有副厂房。电站厂房顺流向长度49.48m，1#～3#机组段宽28.0m，4#机组段宽30.80m，安Ⅰ段宽21m，安Ⅱ段宽26m，混凝土浇筑总量约为30.4万m3。

坝址多年平均气温16.6℃，其中以7、8月平均气温26.3℃为最高，1月平均气温5.8℃为最低。极端最高气温39.1℃，极端最低气温-4.6℃。

厂房混凝土施工须加强温度控制管理。根据厂房设计容许最高温度相关标准及指标，结合厂房及安装间混凝土施工分层情况，确定厂房主机段尾水管流道底板高程345.88m(348.0m)以下为强约束区，高程345.88m(348.0m)至355.4m间为弱约束区；安装场(安Ⅱ)集水井部位高程337.3m以下为强约束区，高程337.3m至341.3m间为弱约束区；安装场左侧346.0m平台处，高程349.4m以下为强约束区，高程349.4m至353.8m间为弱约束区；尾水渠底板为强约束区。

2 混凝土施工温控方案

考虑到厂房混凝土浇筑仓位面积较小，加之厂房大体积混凝土厚度不大，主厂房段混凝土温控主要控制360m高程以下及安装间大体积等部位的混凝土浇筑施工。

根据计算，在7～8月最高平均气温32℃时，混凝土运输(汽车运输和卧罐运输)温度回升约为2℃，混凝土浇筑温度回升值约为8.6℃，混凝土水化热温度回升约15℃。在混凝土浇筑同时通10℃冷却水冷却，冷却10d后混凝土平均温度为25℃。根据温度控制要求和施工现状，现拟厂房施工温控方案如表1所示。

3 混凝土施工温控措施

3.1 合理分缝分层分块及间歇期控制

根据混凝土温控对块体尺寸的一般规律，大体积混凝土施工块体长边一般不宜大于40m～45m，长边不宜大于短边的4倍，分层厚度一般不超过2m。亭子口厂房设计严格遵循上述要求，1#、2#、3#机组沿坝轴线长均为28.0m分为两块，分缝间距为13.60m和14.40m；4#机组沿坝轴线长30.8m分两块，分缝间距17.20m和13.60m；厂房顺水流方向长度为49.48m分成三块，长度分别为16.65m、17.25m和15.58m。安Ⅱ段沿坝轴线长度为26m分为两块，长度分别为12.60m和13.40m；顺流向最大长度为48.20m，长度分别为11.7m、17.05m和19.45m。最大长边小于20m，长宽比均小于1.5，并错缝布置。在满足混凝土浇筑计划的同时，尽可能采用薄层、短间歇、均匀上升的浇筑方法。基础强约束区混凝土升层高度按照1.5m～2m控制，脱离强约束区后，在满足温度控制要求的前提下，每个升层高度按2m控制。为充分利用浇筑层顶面散热，混凝土间歇期夏季一般按7～9d控制，冬季按5～7d控制。

表1 电站厂房混凝土施工温控设计方案 单位：℃

3.2 优化混凝土配合比，提高抗裂能力，降低水化热温升

3.2.1 在进行混凝土配合比设计和混凝土施工时，在满足混凝土强度等级、抗冻、抗渗等主要指标的前提下，加强施工管理，提高施工工艺水平，改善混凝土性能，增强混凝土密实性，从而提高混凝土抗裂能力，同时尽量减少混凝土单位水泥用量。

3.2.2 在保证混凝土质量的前提下，尽量提高粉煤灰掺量，以节约胶凝材料用量，减少水泥水化热温升；优选外加剂以降低混凝土的水化热温升，提高混凝土耐久性。

3.2.3 选择水泥的品种。电站厂房工程混凝土施工选用水泥为中热硅酸盐水泥，水泥水化热温升较普通硅酸盐水泥低。

3.2.4 根据机械设备布置情况，尽量减少泵送混凝土施工，鉴于主机段第Ⅰ块及肘管二期混凝土入仓难度大，采用泵送混凝土施工，该部位混凝土选择在夜间温度较低时段进行。

3.3 控制混凝土出机口温度

做好高温季节混凝土拌和前骨料的风冷，拌和用水及拌和加冰的生产工作，根据施工经验并结合坝址处气温情况，严格控制混凝土出机口温度，保证混凝土温度在设计允许范围内。

3.4 降低混凝土浇筑温度，控制浇筑块最高温升

在混凝土运输过程中，采取自卸汽车顶面搭设遮阳棚和车体周边保温材料保温等措施，以减少运输过程中混凝土的温度回升。

加快混凝土的运输、吊运和平仓振捣速度，减小浇筑过程中的热量倒灌。浇筑过程中在混凝土振捣密实后立即覆盖保温被进行保温，同一坯层混凝土覆盖时间控制在2～4h之内。并充分利用低温季节和早晚及夜间气温低的时段浇筑。

3.5 通水冷却

3.5.1 冷却水管布置

冷却水管一般按2m(浇筑层厚度)×1.5m(水管水平间距)布置，埋设时要求水管距结构外表面2m，距接缝面、孔洞周边1.0m～1.5m，通水单根水管长度不宜大于250m。

冷却水管采用Φ32HDP管，基础第一层混凝土冷却水管布置在距离建基面50cm的平面上，管道采用铅丝绑扎与Φ25mm的钢筋骨架固定在一起；在老混凝土仓面上布设冷却水管时采用U形卡将水管固定在仓面上。排水廊道顶拱以下仓位冷却水管直接牵引至排水廊道，4#机组排水廊道顶拱以上仓位冷却水管布设时通过安全通道牵引至排水廊道，1#～3#机组排水廊道顶拱以上冷却水管布设时在排水廊道顶拱上靠结构缝附近埋设套管，将各层冷却水管通过套管牵引至排水廊道；安装间冷却水管直接牵至集水井。为方便识别，各仓位冷却水管应做标记，标记时各个仓位冷却水管根据仓位编号进行编号，并标明进出水口。冷却水管固定形式见图1。

图1 冷却水管固定形式示意

冷却水由布置在高程391.8m平台的冷水机组供应，冷却水主供水管采用Φ100mm的钢管，根据厂房结构体型和混凝土施工计划，将1#～4#机组主供水管布置在排水廊道内，安装间部位主供水管布置在集水井内。厂房主供水管、冷却水管布置见图2。

3.5.2 温度计埋设

为了能够真实的反应大体积混凝土的内部温度，在混凝土浇筑时埋设一定数量的温度计。在2#机组Ⅲ2-2仓位中心和对角线距离顶点1/4的位置各埋设1支(DW-1型)温度计(编号T01、T02)，3#机组(Ⅲ2-2)仓位中心(编号T01CF03-)、1#机组(Ⅲ2-2)仓位中心(编号T01CF01)、安Ⅱ(Ⅰ1)(编号T01JSJ)、4#机组(Ⅲ2-1)仓位中心(编号T01CF4)各埋设1支(DW-1型)温度计(温度计距离建基面80cm),共计6支温度计，合格率100%。其中，2#机组Ⅲ2-2内温度计布置见图3，测温成果见图4。

图2 厂房主供水管、冷却水管布置示意

图3 2#机组Ⅲ2-2内温度计布置示意

3.5.3 通水冷却方法

(1)初期通水。高温季节，对于采用预冷混凝土浇筑块体混凝土，最高温度超过设计允许最高温度时，应采取初期通水冷却削减混凝土最高温度。初期通水应采用水温10℃～12℃的制冷水，通水时间10～15d，通水流量不小于20L/min；

(2)中期通水。厂房机组和安装间段，9月初开始对当年5～8月浇筑的大体积混凝土块体、10月初开始对当年4月及9月浇筑的大体积混凝土块体、11月初开始对当年10月浇筑的大体积混凝土块体进行中期通水冷却，削减混凝土内外温差。中期通水一般采用江水进行，每年10月底前当江水温度较高时，也可采用通制冷水，以混凝土块体温度达到20℃左右，水管通水流量应达到20L/min～25L/min。根据实践经验，通水时混凝土温度与冷却水之间的温差控制在20℃～25℃以内，控制混凝土降温幅度每天不大于1℃。

图4 厂房混凝土内部温度测量成果

3.6 仓面混凝土保温

在施工过程中，及时做好混凝土表面保温，以遮阳保湿，防止表面产生裂缝，特别是对于基础约束区、表面及孔洞等部位尤应注意保护。

基础部位混凝土基本上采用台阶法浇筑，台阶宽度2m～4m。在4～10月份浇筑混凝土时，为防止预冷混凝土温度回升过快，浇筑过程中，随时采用保温被保温。保温材料采用聚乙烯卷材外包塑料编织彩条布制成的保温被，一般可使混凝土浇筑温度回升值降低0.5℃～2.0℃，正午高温时段可减少温升2℃～4℃，收仓后用保温被保温，可使混凝土早期最高温度降低0.4℃左右。但保温时间以1～2d为宜，过长会影响混凝土表面散热，而且夜间气温较低时揭开散热，效果更好。

3.7 养护

混凝土在浇筑完毕后12～18h内及时采取洒水或者喷雾措施养护，使混凝土表面经常保持湿润状态。表面用湿养护方法时，养护期间应连续养护以保持表面湿润，养护到新混凝土浇筑时为止。

高温季节浇筑混凝土时，由于外界气温较高，为防止混凝土初凝及温度倒灌，采用喷雾机喷雾降低仓面环境温度，喷雾时保证成雾状，避免形成水滴落在混凝土面上。喷雾机安放在周边模板或仓面固定支架上，架高2m～3m，使喷雾方向与风向一致。同时根据仓面大小选择喷雾机数量，保证喷雾降温效果。喷雾标准，仓面平均湿度≥80%，施工过程中仓面喷雾雨量强度每6min小于0.3mm，喷枪出口应与水平面呈30°～45°仰角。

3.8 低温季节(冬季)施工措施

3.8.1 低温季节划分

根据《水工混凝土施工规范(DL/T5144-2001)》规定，日平均气温连续5d稳定在5℃以下或最低气温连续5d稳定在-3℃以下时，即按低温季节施工。结合坝址气候特性分析，11月～3月的月平均气温为5.8℃～12℃，最低平均气温为3.3℃～9.3℃。其中，11月～3月易出现局部时段日平均气温连续5d稳定在5℃以下，或最低气温连续5d稳定在-3℃以下情况，由此将11月～3月作为低温季节施工。本工区各月平均气温见表2。

表2 多年各月平均气温表 单位：℃

3.8.2 施工措施

(1)合理安排施工进度，留出一定的混凝土浇筑缓冲时间，尽量不安排在极端气温条件下进行混凝土浇筑；

(2)改进混凝土施工环境，要求同一仓号混凝土浇筑尽可能采取连续浇筑，分层浇筑的混凝土之间间歇时间不多于5d。混凝土按2m左右分层，以减少混凝土的散热面，对已浇筑混凝土面覆盖保温材料，防止已浇筑混凝土表面受气温影响，出现内外温差造成裂缝。对混凝土运输车辆进行保温处理，加快运、吊、平仓及振捣混凝土的速度，减少混凝土暴露时间；

(3)加强天气预报和浇筑温度测量，会同当地气象部门，做好寒潮及气温骤降的监测与预报。施工过程中，加强混凝土出机口温度和入仓温度监测，并做好记录；

(4)混凝土浇筑完毕后，外露表面应及时保温，新老混凝土接合处和边角处应做好保温。

保温方法如下：

①边墙保温方法。边墙竖直面紧帖混凝土表面悬挂保温被，用φ48mm钢管每隔2m做一道竖向围柃，利用拉条螺栓杆及10#铅丝固定，在接缝处适当增加围柃，保证保温被接缝严密。边墙保温法见图5；

图5 边墙竖直面悬挂保温被示意

图6 水平混凝土面覆盖保温被示意

②底板保温方法。在水平混凝土浇筑面铺设保温被保温，若出现降雪天气，加盖一层彩条布，防止积雪融化、冰水受冷后在混凝土表面形成冰壳。水平面铺保温被采用重物压(钢筋)在混凝土表面，以防风吹掀走保温被。水平混凝土面保温法见图6。在仓面施工缝面处理时，分片先后掀取保温被，在冲毛处理完成后及时覆盖保温被，并及时排出冲毛积水。表面保护，从寒流来临至气温骤降结束或上层混凝土开始浇筑前进行；

③特殊部位。对所有洞口、孔口(如厂房的排水廊道、尾水管等特殊部位)加保温被封挂，不让冷空气对流。

4 结语

亭子口水电站工程在混凝土施工中的各个环节，通过优化混凝土配合比、控制出机口温度、薄层浇筑、改善环境温度及加强养护、保温等一系列综合控制措施，在大体积混凝土温控方面取得了较显著的效果。根据检测资料显示，所采取的措施对降低混凝土水化热、削减混凝土最高温升、提高混凝土防裂能力是有效的。混凝土的最高温度基本控制在设计允许范围内，从而确保了亭子口水电站厂房创精品示范工程的施工质量。