论文部分内容阅读
【摘要】本文结合南水北调安阳段洪河渠道倒虹吸工程高温季节施工经验，浅谈了混凝土温控措施的几种应用方法和效果，值得交流借鉴。
【关键词】南水北调高温季节 混凝土温控应用措施
1、工程概况
洪河渠道倒虹吸是南水北调中线工程安阳段三大主渠道建筑物之一（洪河渠道倒虹吸、张北河暗渠、安阳河渠道倒虹吸），属于大型水工建筑物，具有深基坑开挖、大体积混凝土施工作业等特点。其水平投影长度276米，由进口渐变段、进口检修闸、管身段、出口控制闸和出口渐变段组成。管身段分为两联，一联2孔，单孔过水断面6.4*6.4m。混凝土总量：38000m3。
2、工程气象情况
总干渠安阳段属于温带季风气候区。夏秋两季受太平洋副热带高压控制，多东南风、炎热多雨；6～8月为夏季，其中 7月份平均气温最高，平均最高气温32.1℃，极端最高气温41.4℃。
3、温控措施
依据《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001高温季节施工时规定，混凝土最高浇筑温度不宜超过28℃，混凝土内外温差一般应控制在25℃以下。夏季混凝土施工控制的关键是控制混凝土最高温度,即控制混凝土的出机口温度及运输、浇筑过程中的温度回升，保证混凝土浇筑温度在28℃以下，越低越好；否则浇筑温度过高混凝土会出现假凝现象，影响混凝土浇筑质量。
本项目把混凝土温度控制和养护作为一项工程来做，采取多项温控措施并保实施了倒虹吸管身段和进、出口控制闸的施工，浇筑混凝土13000 m3，收到了良好的工程效果。
3.1降低混凝土水化热：选用低热水泥，掺加粉煤灰、外加剂，减少单位水泥用量
优化配合比，选用低热水泥，使用外加剂减小水灰比，掺用活性掺合料，合理降低水泥用量，采取综合措施，减少混凝土的单位水泥用量。
倒虹吸管身段混凝土抗压强度试验结果表明，混凝土的平均强度达到41MPa，超出设计值40%。这说明混凝土中胶凝材料用量特别是水泥用量还有很大的调整和优化空间。
经过多次配合比试验，对管身段混凝土配合比实施优化：选用缓凝型高效减水剂，在满足规范和设计指标的前提下最大限度地提高粉煤灰掺量，并适当减少胶凝材料用量，降低混凝土的水化热。此项调整达到了多项目的：在充分保障混凝土设计强度的基础上，节省了费用，降低了水化热温升，改善了混凝土的工作性能，降低了混凝土温度裂缝发生的风险，进一步提高了混凝土的质量。
建议胶凝材料尽量提前预备。有时，散装水泥运到工地的入罐温度最高时可达80度左右，虽储存和输送过程中有所降低，拌合时还是有可能超过60度，尤其是在厂家供不应求时。拌合时水泥一般以60度控制，不宜超过70度。
3.2控制拌和、运输环节，防止温度回升：运输途中保温、减少等待时间
项目进场时就考虑到工程特点、施工需要，拌合站设置在洪河渠道倒虹吸管身段北侧50米处，运输时间大大缩短，并加强现场调度，通过有效的配合确定混凝土拌合时间，减少等待时间，做到料到现场即实施入仓。
3.3降低混凝土出机口温度：大棚遮阳、预冷粗骨料，冷水拌合、加冰
在高温期间，首先从砂、粗骨料入手, 在料场顶部搭盖遮阳棚，避免阳光直射，并采用地下深井水预冷粗骨料，在拌和用水中加冰的措施来降低混凝土出机口温度。
在开仓前提前3-4小时采用井水喷洒粗骨料，降低骨料温度，并时时检测原材料和拌合用水的温度。拌和站蓄水池顶部搭盖遮阳瓦，拌合时采用刚抽出来16℃左右的地下深井水，水温降低1℃可使混凝土出机口温度降低0.2℃左右。根据天气和混凝土入仓温度，在早9时～下午6时在水中添加冰块，从根本上降低水温。为保证出仓混凝土和易性,对采取冷水降温的粗骨料,及时测定其含水量，并及时调整配合比中的骨料和拌和用水用量,保证混凝土的内在质量。
以浇筑洪河倒虹吸出口控制闸右侧底板为例，混凝土方量为960m3，预计浇筑时间在30-35小时左右。白天最高气温达到34度，一方面用大功率洒水车将深井水连续喷洒碎石预冷，有效降低骨料初始温度；另一方面在拌和用水中加入冰块，降低拌合水温度。上午10时-下午5时，经检测5-20mm碎石温度从31℃降至24℃，20-40mm碎石温度从32℃降至24℃，加冰后的水温始终保持在6℃-10℃范围之间。混凝土拌和后温度始终控制在26℃左右，混凝土浇筑温度有效控制在28℃以下，从而降低了混凝土内部所产生的水化热，保障了混凝土的内在质量。
不同气温下施加措施与混凝土出机口温度对照表
建议上料时尽量避免使用浅表部位的骨料，使用装载机从下方取料。测定原材料和混凝土入仓温度时，尽量选用煤油温度计，直观好看。
3.4调整浇筑时间：尽量利用晚间浇筑
为了确保混凝土施工质量，在高温季节原则上以调整施工时段为主，在一天中，根据混凝土方量、白天和夜间温度高低选择适宜时间浇筑，尽可能选择下午五点过后开盘，夜间或早上收盘，最大限度地避免高温时段浇筑混凝土和进行混凝土收面，力争使每个仓号在最适宜的气温时段完成浇筑任务。
若为保证连续施工，必须进行全天生产时，应依照3.3条温控措施严格控制。
3.5降低水化热温升：埋设冷却水管实施一期冷水冷却
根据以往大型水电站施工经验，设置冷却水管降低混凝土内部所产生的水化热温升。
洪河渠道倒虹吸出口控制闸右侧缝墩（墩宽1.4米）浇筑时，埋设两排冷却水管（φ33.3钢管，单排上下间距1.4米，左右排距0.6米、错距布置）。混凝土内部温度检测方法:在闸墩顶部预埋检测管，内置温度计测定。在混凝土浇筑完成6小时后用自吸式水泵持续注水循环，最初检测时外界气温31℃，进口水温24℃，出口水温42℃，混凝土内部始测温度为44℃，在混凝土浇筑完成30个小时后测得混凝土内部最高温度为52℃。随通水时间的延长，混凝土内部温度呈现逐步降低的趋势。
通过对每个闸墩持续注水15～20d后，混凝土温度降至25～30℃左右。通过闸墩温度检测情况说明利用冷却水管降低混凝土内部所产生的水化热效果较为明显，平均每天可降低1度左右。通水过程中，控制混凝土内部温度与水温之差，不宜超过25℃，若超过25℃时，则需要加快冷却水管内的水循环和提高冷卻管进水口的水温。
通过后期施工经验所得，建议浇筑前提前通水，既可发现漏水情况，还可便于查找管子在下料过程中管节连接部位被砸坏而发生的渗水现象，及时处理。注水停止后采用高于混凝土标号一个等级的水泥净浆，对冷却水管压浆处理。
3.6浇筑实体表面保温：减少太阳的曝晒，表面保温、流水养护。
高温季节，仓号浇筑前对仓号进行充分洒水湿润，然后用高压风枪将仓号表面水分吹干，在混凝土没有覆盖的仓号其他部位，派专人洒水，保持仓面湿润。如果仓号内混凝土已经浇筑完成，在收面时搭设凉棚，防止混凝土遭到曝晒产生假凝现象。
混凝土未拆模前在冷却水管出水口安装PVC管，在PVC管上以间距为30～50cm设置流水孔，采取冷却水自流连续淋洒模板表面，提升混凝土外界温度，从而降低混凝土内外温差。墩墙拆模后不涂刷养护剂，继续采用冷却水管表面流水养护混凝土，不仅有利于表面保温降低混凝土内外温差，还能防止混凝土干裂。
建议混凝土养护时切忌采用新抽地下井水对混凝土实施“喷浇冷激”，以避免表面炸璺发生龟裂现象。
4、结束语
通过采取上述行之有效的温控措施，最终达到了控制混凝土最高温升的目的，降低了混凝土温度裂缝产生的风险，保障了水工建筑物的防渗漏能力，为延长其使用寿命起到了很大的积极作用。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
【关键词】南水北调高温季节 混凝土温控应用措施
1、工程概况
洪河渠道倒虹吸是南水北调中线工程安阳段三大主渠道建筑物之一（洪河渠道倒虹吸、张北河暗渠、安阳河渠道倒虹吸），属于大型水工建筑物，具有深基坑开挖、大体积混凝土施工作业等特点。其水平投影长度276米，由进口渐变段、进口检修闸、管身段、出口控制闸和出口渐变段组成。管身段分为两联，一联2孔，单孔过水断面6.4*6.4m。混凝土总量：38000m3。
2、工程气象情况
总干渠安阳段属于温带季风气候区。夏秋两季受太平洋副热带高压控制，多东南风、炎热多雨；6～8月为夏季，其中 7月份平均气温最高，平均最高气温32.1℃，极端最高气温41.4℃。
3、温控措施
依据《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001高温季节施工时规定，混凝土最高浇筑温度不宜超过28℃，混凝土内外温差一般应控制在25℃以下。夏季混凝土施工控制的关键是控制混凝土最高温度,即控制混凝土的出机口温度及运输、浇筑过程中的温度回升，保证混凝土浇筑温度在28℃以下，越低越好；否则浇筑温度过高混凝土会出现假凝现象，影响混凝土浇筑质量。
本项目把混凝土温度控制和养护作为一项工程来做，采取多项温控措施并保实施了倒虹吸管身段和进、出口控制闸的施工，浇筑混凝土13000 m3，收到了良好的工程效果。
3.1降低混凝土水化热：选用低热水泥，掺加粉煤灰、外加剂，减少单位水泥用量
优化配合比，选用低热水泥，使用外加剂减小水灰比，掺用活性掺合料，合理降低水泥用量，采取综合措施，减少混凝土的单位水泥用量。
倒虹吸管身段混凝土抗压强度试验结果表明，混凝土的平均强度达到41MPa，超出设计值40%。这说明混凝土中胶凝材料用量特别是水泥用量还有很大的调整和优化空间。
经过多次配合比试验，对管身段混凝土配合比实施优化：选用缓凝型高效减水剂，在满足规范和设计指标的前提下最大限度地提高粉煤灰掺量，并适当减少胶凝材料用量，降低混凝土的水化热。此项调整达到了多项目的：在充分保障混凝土设计强度的基础上，节省了费用，降低了水化热温升，改善了混凝土的工作性能，降低了混凝土温度裂缝发生的风险，进一步提高了混凝土的质量。
建议胶凝材料尽量提前预备。有时，散装水泥运到工地的入罐温度最高时可达80度左右，虽储存和输送过程中有所降低，拌合时还是有可能超过60度，尤其是在厂家供不应求时。拌合时水泥一般以60度控制，不宜超过70度。
3.2控制拌和、运输环节，防止温度回升：运输途中保温、减少等待时间
项目进场时就考虑到工程特点、施工需要，拌合站设置在洪河渠道倒虹吸管身段北侧50米处，运输时间大大缩短，并加强现场调度，通过有效的配合确定混凝土拌合时间，减少等待时间，做到料到现场即实施入仓。
3.3降低混凝土出机口温度：大棚遮阳、预冷粗骨料，冷水拌合、加冰
在高温期间，首先从砂、粗骨料入手, 在料场顶部搭盖遮阳棚，避免阳光直射，并采用地下深井水预冷粗骨料，在拌和用水中加冰的措施来降低混凝土出机口温度。
在开仓前提前3-4小时采用井水喷洒粗骨料，降低骨料温度，并时时检测原材料和拌合用水的温度。拌和站蓄水池顶部搭盖遮阳瓦，拌合时采用刚抽出来16℃左右的地下深井水，水温降低1℃可使混凝土出机口温度降低0.2℃左右。根据天气和混凝土入仓温度，在早9时～下午6时在水中添加冰块，从根本上降低水温。为保证出仓混凝土和易性,对采取冷水降温的粗骨料,及时测定其含水量，并及时调整配合比中的骨料和拌和用水用量,保证混凝土的内在质量。
以浇筑洪河倒虹吸出口控制闸右侧底板为例，混凝土方量为960m3，预计浇筑时间在30-35小时左右。白天最高气温达到34度，一方面用大功率洒水车将深井水连续喷洒碎石预冷，有效降低骨料初始温度；另一方面在拌和用水中加入冰块，降低拌合水温度。上午10时-下午5时，经检测5-20mm碎石温度从31℃降至24℃，20-40mm碎石温度从32℃降至24℃，加冰后的水温始终保持在6℃-10℃范围之间。混凝土拌和后温度始终控制在26℃左右，混凝土浇筑温度有效控制在28℃以下，从而降低了混凝土内部所产生的水化热，保障了混凝土的内在质量。
不同气温下施加措施与混凝土出机口温度对照表
建议上料时尽量避免使用浅表部位的骨料，使用装载机从下方取料。测定原材料和混凝土入仓温度时，尽量选用煤油温度计，直观好看。
3.4调整浇筑时间：尽量利用晚间浇筑
为了确保混凝土施工质量，在高温季节原则上以调整施工时段为主，在一天中，根据混凝土方量、白天和夜间温度高低选择适宜时间浇筑，尽可能选择下午五点过后开盘，夜间或早上收盘，最大限度地避免高温时段浇筑混凝土和进行混凝土收面，力争使每个仓号在最适宜的气温时段完成浇筑任务。
若为保证连续施工，必须进行全天生产时，应依照3.3条温控措施严格控制。
3.5降低水化热温升：埋设冷却水管实施一期冷水冷却
根据以往大型水电站施工经验，设置冷却水管降低混凝土内部所产生的水化热温升。
洪河渠道倒虹吸出口控制闸右侧缝墩（墩宽1.4米）浇筑时，埋设两排冷却水管（φ33.3钢管，单排上下间距1.4米，左右排距0.6米、错距布置）。混凝土内部温度检测方法:在闸墩顶部预埋检测管，内置温度计测定。在混凝土浇筑完成6小时后用自吸式水泵持续注水循环，最初检测时外界气温31℃，进口水温24℃，出口水温42℃，混凝土内部始测温度为44℃，在混凝土浇筑完成30个小时后测得混凝土内部最高温度为52℃。随通水时间的延长，混凝土内部温度呈现逐步降低的趋势。
通过对每个闸墩持续注水15～20d后，混凝土温度降至25～30℃左右。通过闸墩温度检测情况说明利用冷却水管降低混凝土内部所产生的水化热效果较为明显，平均每天可降低1度左右。通水过程中，控制混凝土内部温度与水温之差，不宜超过25℃，若超过25℃时，则需要加快冷却水管内的水循环和提高冷卻管进水口的水温。
通过后期施工经验所得，建议浇筑前提前通水，既可发现漏水情况，还可便于查找管子在下料过程中管节连接部位被砸坏而发生的渗水现象，及时处理。注水停止后采用高于混凝土标号一个等级的水泥净浆，对冷却水管压浆处理。
3.6浇筑实体表面保温：减少太阳的曝晒，表面保温、流水养护。
高温季节，仓号浇筑前对仓号进行充分洒水湿润，然后用高压风枪将仓号表面水分吹干，在混凝土没有覆盖的仓号其他部位，派专人洒水，保持仓面湿润。如果仓号内混凝土已经浇筑完成，在收面时搭设凉棚，防止混凝土遭到曝晒产生假凝现象。
混凝土未拆模前在冷却水管出水口安装PVC管，在PVC管上以间距为30～50cm设置流水孔，采取冷却水自流连续淋洒模板表面，提升混凝土外界温度，从而降低混凝土内外温差。墩墙拆模后不涂刷养护剂，继续采用冷却水管表面流水养护混凝土，不仅有利于表面保温降低混凝土内外温差，还能防止混凝土干裂。
建议混凝土养护时切忌采用新抽地下井水对混凝土实施“喷浇冷激”，以避免表面炸璺发生龟裂现象。
4、结束语
通过采取上述行之有效的温控措施，最终达到了控制混凝土最高温升的目的，降低了混凝土温度裂缝产生的风险，保障了水工建筑物的防渗漏能力，为延长其使用寿命起到了很大的积极作用。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看