【关键词】 达瓦特大坝、大体积混凝土、温度控制，混凝土制冷系统
1、工程概况
达瓦特大坝位于巴基斯坦信德省，处于卡拉奇及海德拉巴之间，距卡拉奇约130km，距海德拉巴约60km。大坝为混凝土重力坝，最大坝高46.00m，最大底宽38m。参考邻近的Hyderabad airport近十年（2001年～2010年）气象资料，统计数据显示，该地区多年平均气温27.8℃，极端日平均最高温度37.3℃（极端最高温可达47℃），极端日平均最低温度13.3℃。工程区属于炎热地区，气候干燥，年气温变幅不大，降雨时段集中在雨季的3、4个月内。由于本工程施工周期短，高温时段混凝土浇筑量大，容易产生裂缝，因此温度控制尤为重要。
2、大体积混凝土产生温度裂缝原因
大体积混凝土温度裂缝产生的主要原因就是混凝土内外温差引起的温度应力。大体积混凝土由于水泥水化过程中产生的水化热累积，浇筑后2~4d内混凝土内部温度急剧上升引起混凝土膨胀变形，混凝土内部应力表现为压应力，此时混凝土的弹性模量很小，由于温度变化引起的受基础约束的混凝土膨胀变形产生的压应力也很小。温度峰值过后，混凝土由升温期转至降温期，混凝土开始收缩，内部应力表现为拉应力。此时混凝土的弹性模量较大，降温引起的受基础约束的收缩变形会产生相当大的拉应力，当拉应力超过混凝土同龄期的抗拉强度时，就会产生温度裂缝，对混凝土结构产生不同程度的危害。此外，在混凝土内部温度较高时，外部环境温度较低或气温骤降期间，内外温差过大在混凝土表面也会产生较大的拉应力而出现表面裂缝。砼的温度裂缝会影响结构整体性、抗渗性、耐久性，降低使用寿命，严重时可导致质量事故的发生。
3、温度控制措施
3.1 优化配合比
水泥的水化放热是大体积混凝土产生温度裂缝的重要因素，而水泥的用量则直接影响水化热的多少及混凝土的温升，因此选用合适的配合比非常重要。
达瓦特大坝配合比选用原则：在保证强度的前提下，尽量减少水泥用量；减小水灰比，提高混凝土极限抗拉强度，减小混凝土收缩；掺加适量粉煤灰，改善混凝土和易性；选用粒径较大、级配良好的石子，减少混凝土的收缩和泌水性；同时，添加高效减水剂SP509（当地的一种减水剂，含缓凝成分），减少用水量。通过多次试验优化混凝土配合比,以达到既保证混凝土强度、和易性又减少水泥用量、延长凝结时间、推迟水泥水化热释放,从而降低水泥水化热、降低混凝土的温升峰值。
3.2降低入仓温度
由于达瓦特大坝混凝土浇筑月高峰集中在2012年3、4、5、6月份，这几个月份正是巴基斯坦最炎热的几个月份，因此降低混凝土入仓温度显得格外重要。
3.2.1使用先进的生产设备
为了从原材料上降低混凝土入仓温度，我们安装了2×HZS120-1Q2000拌合楼及附属制冷系统。
主要技术指标：
1）拌和系统混凝土理论生产能力为160m3/h；
2）混凝土出机口温度为≤18℃；
3）骨料冷却终温为9℃；
4）拌合用水温度7℃。
通过先进设备的利用，从根本上降低混凝土入仓温度，减少裂缝产生。
3.2.2 合理安排浇筑时段
由于达瓦特大坝混凝土浇筑高峰月白天温度较高，所以混凝土浇筑尽量安排在夜间，开仓时间为18:00到次日8:00，并加强入仓强度，力争在一个夜间完成一个仓面的浇筑。
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3.2.3 现场温控措施
1）高温季节浇筑混凝土时，利用电动仓面喷雾机在仓面进行表面喷雾，喷雾装置采用喷头通过轻型耐压管与主机连接，沿模板设置喷雾头。在局部位置采用人工手持喷雾装置的方式对仓面进行局部喷雾增湿处理。在大风、干燥气候条件下施工时，加强仓面喷雾工作及其喷雾效果，以达到降低仓面小环境气温，增加仓面空气湿度，控制混凝土浇筑过程中的混凝土温度回升的目的。仓面喷雾必须呈雾状，避免小水珠出现。
2）采用自卸汽车运输混凝土时，应对运输车的周边加盖防晒遮阳保温被。混凝土罐车在运输混凝土前对机械运输设备喷雾或冲洗预冷，混凝土吊罐采用保温被包裹，以防在运输过程中受日光辐射和温度倒灌，减少温度回升。
3）加强现场管理，做到混凝土浇筑过程中，随浇随振，振捣完成后及时覆盖棉麻毡，夜间气温低于混凝土温度则揭开棉麻毡散热。
3.3 浇筑工艺
3.3.1 合理分层分块
分层：基础强约束区层厚不大于1.5m；脱离约束区后采用2m层厚。溢流表孔侧墙常态混凝土与坝体一期混凝土同步上升浇筑。
分块：各坝段单独按坝段分仓，一个坝段分为一仓，独立浇筑施工。每个坝段顺水流方向不分仓，通仓浇筑。
3.3.2 合理选择浇筑层厚度和层间间歇期
一般采用台阶法施工，厚度不超过50cm，仓面配备手持式振捣棒及软轴振捣器进行平仓振捣；当入仓手段具备、入仓强度完全可以保证时，采用平铺法浇筑。卸入仓面的混凝土应及时振捣，确保混凝土浇筑连续，混凝土接头覆盖时间控制在2.5小时以内。准备足够的棉麻毡，浇筑完毕后及时覆盖。
3.4 现场检测
对仓面混凝土量测入仓温度与浇筑温度（振捣后，距离混凝土表面5～10cm处的温度值），每100方测温1次。对超过浇筑温度允许范围的浇筑仓及时采取措施处理。
3.5 混凝土养护
由于达瓦特大坝混凝土施工期间天气炎热，因此混凝土养护在收仓以后6～12小时内进行，养护时间不少于21d，关键部位养护时间不少于28d。养护方法为混凝土表面覆盖两层棉麻毡，采用洒水或流水进行养护。基坑内的坝体下部混凝土，具备浸水条件的部位，可以通过控制基坑内的排水水位，使浇筑完成并已拆模的混凝土浸于水中，使混凝土有效散热。
坝体的下部混凝土拆模后，其上游面与下游面具备覆盖条件的的部位，及时采用砂卵石或石渣进行覆盖，覆盖后未能浸水的部位采用流水养护。
3.6混凝土温度监测
为了更好的了解大体积混凝土的温升情况，为大坝温控方案编制提供可靠依据，本工程选择M14、M8坝段作为重点坝段，对混凝土的温度进行监测。M14、M8坝段共埋设24支温度计，每个监测断面按正梯形网格布置3到4层温度计，层距6m；每层距离上游面4.5m位置布置第一支温度计，然后每层同一高程沿上下游方向每隔6～7m埋设一支温度计。温度计型号BGK-3700-0.2，采用BGK408读数仪读数，按照监测规范规定监测频率采集数据，绘制成温度-时间曲线。
4、结束语
大体积混凝土的温控工作是一项复杂而又特别重要的工作，除了在混凝土配合比设计、现场常规降温措施及混凝土养护外，引进先进的生产设备，运用先进的施工工艺，加强施工过程控制，合理分配资源等都是温度控制的重要手段。
参考文献
【1】《水工混凝土施工规范》 中国水电出版社 DL/T5144-2001
【2】《建筑施工计算手册》（11 大体积混凝土工程）中国建筑工业出版社
【3】朱伯芳 大体积混凝土温度应力与温度控制 中国电力出版社 1999
【4】刘秉京 混凝土技术 北京：人民交通出版社 1998
【5】王新虎 大体积混凝土的温度控制及施工工艺研究 中国石油大学硕士论文 2011
【6】张勇、华保国 三峡工程泄洪坝段夏季混凝土浇筑温度控制 人民长江杂志 2002
论文作者:姜卫超
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷19期
论文发表时间:2020/3/5
标签：混凝土论文; 温度论文; 应力论文; 大坝论文; 体积论文; 水化论文; 裂缝论文; 《建筑实践》2019年38卷19期论文;