[关键词] 大坝 混凝土 温度控制
1 工程概况
新疆吉林台二级枢纽挡水建筑物工程位于喀什河中游吉林台峡谷出山口处。挡水建筑物设计等级为2级，设计形式为常态混凝土重力坝+沥青混凝土心墙坝混合坝型，坝顶高程1285.3m，坝顶长度426m。
常态混凝土重力坝分为11个坝段，采用永久横缝，最大间距17.50m，1#～4#坝段为左岸非溢流坝段，5#、6#坝段为溢流表孔坝段，7#坝段为泄洪底孔坝段，8#～11#坝段是连接坝段，与右岸沥青混凝土心墙坝段相衔接。坝顶高程1285.30m，防浪墙顶高程1286.50m，最大坝高68.0m，坝顶宽度为8m。
2 大坝混凝土温度控制设计技术要求
2.1大坝混凝土允许最高温度控制标准
大坝混凝土允许最高温度的控制标准详见表2-1。
注：L为浇筑块长边长度，单位米。
2.2大坝混凝土浇筑温度控制标准
浇筑温度是控制混凝土最高温升的关键因素之一。设计要求大坝混凝土强、弱约束区采用同一浇筑温度：4月～10月尽量控制在14～16℃，最高不超过18℃。非约束区浇筑温度原则上不超过18℃。
3 大坝混凝土热学性能计算
3.1大坝混凝土绝热温升计算
大坝混凝土绝热温升按照下式计算：
式中 T(t)-为浇筑完成一段时间t，混凝土绝热温升（℃）；
C-每立方米混凝土水泥用量（Kg/m3）；
Q-每公斤水泥水化热量（J/Kg）；可查《简明施工计算手册》表5-54得其值为461J/Kg；
c-水泥比热，一般为0.92～1.00，取0.96（J/Kg.K）；
P-混凝土每立方米重量，2400Kg/m3；
m-系数，一般为0.2～0.4之间，取0.3；
t-混凝土龄期，按照28天计算。
将每立方米水泥用量200Kg代入上式计算得T（t）=31.01（℃），对设计自由区满足要求；对设计弱约束区处于临界温度；对设计强约束区不满足要求，需要从混凝土浇筑温度及铺设冷却水管冷却等措施加以控制，以满足设计温控要求。
3.2大坝混凝土浇筑温度计算
混凝土浇筑温度为经平仓振捣，覆盖上坯混凝土前，本坯混凝土面以下5-10cm处的温度。
混凝土入仓经过平仓振捣后的温度为浇筑温度，其计算式为：
T浇筑=T入仓+0.003τ（T气温-T入仓）
式中， T浇筑------混凝土浇筑温度，按照设计要求取16℃；
T入仓------混凝土入仓温度，℃；
T气温------混凝土运输时的气温，℃；取当地春夏季白天平均气温32℃；
τ------浇筑平仓振捣到上层混凝土覆盖前的全部时间，min。取90min。
经计算要满足设计混凝土浇筑温度不大于16℃，混凝土入仓温度应不大于10℃。
3.3大坝混凝土入仓温度计算
混凝土的入仓温度随混凝土运输工具类型、运输时间和转运次数而改变，根据实测资料，混凝土的入仓温度T入仓可用下式计算：
T入仓=T0+（T气温-T0）（θ1+θ2+……+θn）
式中 T入仓------混凝土入仓温度，℃，取10℃；
T0------混凝土出机口温度，℃；
T气温------混凝土运输时的气温，℃，取32℃；
θi（i=1,2,3，…n）------有关的系数，其数值为：混凝土装、卸和转运每次θ=0.032；混凝土运输时θ=At
t------运输时间，min；
A------系数。
θi按照装1次，运输1次（2分钟），卸料至料斗1次，料斗至仓面传输（10min）计算。
装料 θ1=0.032
自卸车运输θ2=0.002*2=0.004
卸料至料斗 θ3=0.032
料斗至仓面传输θ4=0.004*10=0.04
将已知数值代入上式计算得出机口温度T0=7.3℃。即为满足混凝土入仓温度不大于10℃，混凝土出机温度不应大于7.3℃。
3.3大坝混凝土实际出机温度计算
混凝土的出机口温度，主要取决于拌合前各种原材料的温度。拌合时机械热产生的温度甚微，不予考虑。
利用拌合前混凝土原材料总热量和拌和后混凝土的总热量相等的原理，求得混凝土的出机口温度T0：
式中 T0------混凝土出机口温度，℃；
CS、CG、CC、CW ------分别为砂、石、水泥和水的比热容，kcal/（kg·℃）；
qS、qG ------分别为砂、石的含水量，以%表示；
MS、MG、MC、MW ------分别为每立方米混凝土中砂、石、水泥和水的重量，kg；
TS、TG、TC、TW ------分别为砂、石、水泥和水的温度，℃；
其中CS = CG = CC=0.2 kcal/（kg·℃）， CW=1.0 kcal/（kg·℃）
经实测，高温季节进行混凝土拌制时，砂子温度20℃，石子温度22℃，拌和水温度取2.3℃（制冷水），水泥的温度取40℃，砂子的含水率取4%，石子的含水率取0.8%。
将已知数值代入上式计算得出T0=19.9℃＞10℃，超出混凝土温控要求的出机温度。
4 大坝混凝土温度控制措施
4.1大坝混凝土出机温度控制
根据以上计算，实际混凝土出机温度大于允许的出机温度，各种原材料中，对混凝土出机口温度影响最大的是粗骨料的温度，细骨料和拌和用水的温度影响次之，水泥的温度影响较小。因此，降低混凝土出机口温度最有效的措施是降低粗骨料温度及加冰屑拌合混凝土。
采取的具体措施如下：
料仓顶部搭设防雨遮阳大棚，避免阳光直射；并在粗骨料仓大棚顶部安装7道洒水管，28个消防喷头，使用混凝土拌合站附近的冷却水生产系统的2℃的冷水，通过高压水泵加压后对大石、中石、小石等粗骨料进行洒水降温；同时采用加冰屑拌合混凝土。用冰屑代替一部分拌和用水，由于冰屑在拌合过程中融化，将吸收80kcal/kg的热量。
经过以上措施，使其骨料温度降低至16.5℃，砂子温度降低至18℃，加冰量约为70%。按照下式计算出机温度。
式中 p为加冰率（实际加水量的%），70%；
其余符号代表的意义与出机口温度计算公式相同。
经计算大坝混凝土出机温度约为9℃。满足施工温控要求。
4.2大坝混凝土运输过程温度控制
本工程使用自卸汽车运输大坝混凝土，在拌合站装料前，采用冷却水冲洗车厢，进行一次降温；在每一辆自卸汽车上加设遮阳篷布，装料后及时遮盖混凝土拌和物，在中间受料传输设备上也加设遮阳防雨棚，防止太阳直射，尽可能减小温度回升。
4.3大坝混凝土入仓浇筑过程温度控制
（1）选择合理的浇筑时段
夏季混凝土温控是施工的难点和重点，尤其是每年7月和8月的高温季节。基本的原则是避开中午高温时段，在早晚或阴天施工。安排仓位时，随时了解和跟踪天气预报，掌握天气变化的趋势。一有阴天或低温时间，就抓住时机，抢浇快浇。平时避开上午12:00至下午17:00高温时段，在17:00之后开仓，早班11:00前争取收仓。
（2）创造仓面小气候措施
为了最大限度的减少混凝土浇筑过程中的温度回升，我们在仓面使用2台喷雾机，使用喀什河融雪水在浇筑仓面进行喷雾降温，形成一个气温相对较低的仓面作业小气候。
（3）高温季节其他温控措施： a.缩短混凝土运输及等待卸料时间，入仓后及时平仓振捣，加快覆盖速度，缩短混凝土的暴露时间。b.当浇筑块尺寸较大时，采用台阶法，台阶宽度大于2m，浇筑块分层厚度小于2m。c.混凝土平仓振捣后，及时采用隔热材料（如塑料薄膜）覆盖。
4.4大坝混凝土浇筑后温度控制
浇筑后温度控制采用冷却水管通水冷却的措施。
初期通水冷却是削减浇筑层水化热温升的措施之一，一般可削减混凝土水化热温升
2～4℃。对于采用预冷混凝土浇筑的坝体，当混凝土最高温度仍可能超过设计允许最高温度时应进行初期通水，以降低混凝土最高温度，确保坝体最高温度在允许范围内。初期通水冷却采用6—8℃的制冷水，通水时间7～15d，在混凝土收仓时开始通水，单根水管通水流量控制在1.2m3～1.5m3／h。
中期通水冷却一般采用天然河水，冷却时间按混凝土温度降低至18℃为准。
后期通水冷却，采用6～8℃制冷水，开始时间按各组混凝土最短龄期90天为准，最终冷却至稳定温度。
5 结束语
对于大体积大坝混凝土，采取有效的温度控制措施，以期达到混凝土防裂的目的，本工程采取的温度控制措施值得类似工程借鉴。
作者：马启闻（1993-），男，从事水利水电工程施工4年。
论文作者:马启闻
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年21期
论文发表时间:2019/11/29
标签：混凝土论文; 温度论文; 大坝论文; 温度控制论文; 骨料论文; 措施论文; 卸料论文; 《工程管理前沿》2019年21期论文;