Tekeze水电工程大体积混凝土温控防裂实践与探讨.docx

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Tekeze水电工程大体积混凝土温控防裂实践与探讨

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口薛建军

埃塞俄比亚Tekeze水电站混凝土双曲拱坝在配合比、拌和、运输、浇筑、冷却、温控、养护等方面采取了一系列技术措施，不但满足了混凝土快速施工的要求，整个大坝自始至终也未出现一条温度裂缝。本文中，作者对此提出了自己的分析与见解，可为今后类似混凝土拱坝快速施工及质量控制提供参考。

一、概述

Tekeze水电工程位于埃塞俄比亚境内，是该国最大的水电工程，电站设计装机容量4×7.5万千瓦。业主单位是埃塞俄比亚电力公司(EEPCO)，设计兼工程师（监理）单位是以美国Harza公司为牵头方的联营体，施工单位是由中国境内两大水电巨头中国水电建设集团和葛洲坝集团组成的联营体(CWGSJV)。

对于本工程来说，无论是从设计方面还是施工方面，其中最为典型的就是大坝工程。大坝设计为对数螺旋双曲混凝土拱坝，最大坝高188m，最大坝宽27.9m（不合基础扩大部分），坝顶宽度5.6m，厚高比为0.148，属薄拱坝范畴，共计约103万m3。坝顶轴线长428m．共分为21个坝段，除两岸边坡坝段外，每个坝段的坝顶轴线长均为20m。整个坝体不设纵缝，各坝段之间设一条从上至下的垂直横缝（设计称为“伸缩缝”）。除孔洞、牛腿和坝顶结构外，其它部位均为素混凝土。大坝混凝土自2006年2月开始浇筑，至2009年3月浇筑完成。

尽管中水电和葛洲坝两家单位作为国内顶尖的施工单位，有着丰富的水电施工经验，但还是很少见到设计如此单薄而且钢筋用量又小的拱坝。如何按期保质地完成拱坝的混凝土施工摆在了项目部面前。为此，项目部采取了各种有效的温控措施，加快混凝土浇筑速度。最终整个大坝没有发现一条裂缝，打破了混凝土坝“无坝不裂”的神话，同时也为中国承包商赢得了荣誉。

二、大体积混凝土温度裂缝产生原因

混凝土裂缝就深度而言有表面裂缝、浅裂缝、深裂缝、贯穿裂缝等，混凝土产生裂缝的因素也有许多，如材料、配合比、施工、设计、使用条件等等。在所有裂缝中，贯穿裂缝的破坏性最强，也是设计与施工方最应采取措施来避免的。

混凝土在水泥水化热的作用下温度会逐渐升高，由于大体积混凝土内部温度不容易散发出来，必然会引起混凝土的内部温度与周边环境温度不同，由此而引起混凝土内外温差，从而使混凝土表面产生张力，在张力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土表面便产生了裂缝，这种裂缝即混凝土温度裂缝。一般情况下，如不采取措施，温度裂缝便会由外及内逐步发展，严重时即成为贯穿裂缝。大体积混凝土施工时，应采取一切必要措施来降低混凝土的内外温差，防止温度裂缝的产生。

三、防止温度裂缝产生的主要技术措施

为防止混凝土产生裂缝，结合本项目特点，项目部在混凝土配合比、拌和、运输、浇筑、养护和冷却等方面进行了全方位的考虑和控制。主要措施如下：

（一）混凝土配合比及水泥用量的选用。根据设计和技术规范要求，大坝混凝土的抗压强度等级为C9024/150，即混凝土标准试块（圆柱体：直径×高度=φ350mm×700mm，将粒径120mm以上的骨料筛除）在标准养护条件下，90天龄期的抗压强度为24MPa，混凝土骨料最大粒径为150mm（即我们通常所说的“四级配混凝土”）。总体来说，混凝土强度要求还是比较高的。

一般情况下，对于大体积混凝土，为降低混凝土水化热，都要尽可能的减少水泥用量，以节约成本和减少水化热，但其前提条件是必须满足混凝土强度等其它重要指标。

项目部试验室经计算和反复试配后，基于上述考虑，向工程师提交了单位混凝土水泥（火山灰水泥，火山灰掺量25%）用量为255kg的混凝土配合比，工程师则基于混凝土水化热和成本考虑（根据合同，水泥需单独计量与支付）．认为水泥用量过高。经长时间磋商，权衡利弊，最终决定将单位混凝土的水泥用量定为240kg。

根据当地条件，现场可用的混凝土骨料只有石灰岩一种。为确保混凝土强度，项目部在与水泥生产商签订合同时，专门要求水泥的28天强度不得低于38MPa。

从近三年实际浇筑情况来看，这个水泥用量还是比较合理的，既保证了混凝土强度，大坝也未出现裂缝。

（二）降低混凝土出机口温度。由于施工现场气温较高，经计算，我们将混凝土入仓温度定为15℃，这样既能满足混凝土的温控防裂要求，也能满足合同与技术规范要求。在混凝土拌和上，项目部从以下几个方面进行了控制：

1．降低气温对各种原材料的影响。各种骨料均通过骨料竖井和廊道进行运输。由于竖井容量较大，骨料从成品料堆到拌和楼一般要经过数天，这样就大大减少了太阳辐射对骨料的影响。

2．各种骨料在拌和楼料仓内先进行通风预冷（投料前）。

3．采用制冷水拌和，并加冰屑。

此外，水泥入罐温度按不高于60C来控制。

通过以上措施，基本上做到了混凝土