天花板水电站碾压混凝土双曲拱坝温控技术研究.docx

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水利水电施工2011·第3期总第126期

天花板水电站碾压混凝土双曲拱坝温控技术研究

●倪红强张锐/(中国水利水电第十四工程局有限公司)

【摘要】高薄拱混凝土大坝的坝体温度控制，主要是前期在浇筑后最高温升和后期封拱灌浆温度的降温控制；前者是为预防坝体出现裂缝，后者是为了在坝体达到稳定温度场后，满足封拱灌浆要求。

【关键词】碾压混凝土拱坝温控研究

1工程概况

天花板双曲拱坝位于云南省昭通境内牛栏江段，坝高113m,坝顶高程1076.80m。坝体混凝土总方量为30.59万m3,其中碾压混凝土方量为18.54万m3,常态混凝土方量为12.05万m3。

坝址地区属于暖温带高原季风气候，年温差大，日温差小，干湿季节明显。坝址多年平均气温为17.2℃,月平均气温以7月最高(25.1℃),1月最低(7.8℃)。

2主要参数

大坝的温度控制着重体现在两个方面：一方面是控制坝内温差，降低基础约束形成的温度应力，以避免坝体出现深层或贯穿裂缝；另一方面是控制坝体表层的温度梯度，以减轻坝体内部约束，从而防止产生表层裂缝。整个工程中的温控也是基于这两个方面的考虑来实施。该工程以坝体内埋设冷却水管作为主要的温控手段。

表1大坝碾压混凝土施工配合比

级配

水胶比

粉煤灰掺量(%)

砂率(%)

混凝土材料用量(kg/m3)

VC值

(s)

含气量(%)

表观密度(kg/m3)

水

水泥

粉煤灰

砂

石

减水剂(0.7%)

引气剂(4×10-4)

二

0.467

55

38

85

82

100

874

1427

1.274

0.073

3～5

2.5～4

2568

三

0.463

65

34

75

57

105

815

1583

1.134

0.065

3～5

2.5～4

2635

2.1施工配合比

天花板水电站双曲拱坝碾压混凝土配合比采用高掺粉煤灰，二级配碾压混凝土粉煤灰掺量为55%,三级配粉煤灰掺量为65%。大坝碾压混凝土施工配合比见表1。

根据表1中配合比，绝热温升试验结果见表2。

2.2温控技术要求

(1)基础允许温差。坝体碾压混凝土基础允许温差见表3。

(2)表面混凝土温控标准。混凝土内外温差控制不超过20℃。

表2碾压混凝土绝热温升试验结果℃

编号

龄期(d)

二级碾压

三级碾压

0

0.0

0.0

1

1.3

0.8

3

5.5

3.0

5

11.5

7.5

7

14.2

10.8

14

20.1

16.0

21

22.5

19.1

25

22.5

20.2

28

22.5

20.2

混凝土工程

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表3坝体碾压混凝土基础允许温差℃

离基岩面高度h

浇筑块长边长度L

30m以下

30~70m

70m以上

0～0.2L

18

15

12

0.2～0.4L

19

16

14

0.4L以上非约束区

21

18

16

(3)允许最高温度。坝体碾压混凝土浇筑块允许最高温度见表4。

表4坝体碾压混凝土浇筑块允许最高温度℃

部位

最高温度

浇筑温度

强约束区

32

17

弱约束区

34

19

非约束区

36

21

3温控措施

大体积碾压混凝土温控，一是浇筑后混凝土经过水化热后在坝体内的允许最高温度不超过32℃,二是已浇筑的坝体内混凝土温度和坝体表面外界温度的差值不超过20℃

按照这两个指标的要求，结合工程情况，施工中采用30cm的薄层碾压，以利于散热，每碾压3层埋设1层冷却水管；同时，在拌和系统、运输环节、仓面等采取一系列温控措施，确保两个温度指标。碾压浇筑后产生的水化热温度，通过冷却水带走热量而达到设计要求这就要求使入仓温度尽可能小低、通水冷却最有效的两方面措施。

3.1半成品混凝土的温控

(1)影响出机口混凝土温度的因素分析。通过对出机口混凝土温度受其中原材料的影响程度分析，有针对性地采取措施，最大限度地降低出机口混凝土的温度。出机口混凝土温度按如下公式计算

(1)

式中T。出机口混凝土温度，℃;

C;混凝土第i种原材料的比热容，J/(kg·℃);

G组成每立方米混凝土的第i种原材料的质量，kg;

T;——混凝土第i种原材料的平均温度，℃;

Q—混凝土拌和时产生的机械热，J/m3,取Q=6281×10°J/m3。

按表1所列的二级配合比值计算，结果是：粗骨料温度每上升1℃,出机口混凝土温度上升0.49