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摘要：高温季节大体积混凝土温度控制的有效措施
关键词：裂缝；防渗性能；坍落度；水化热
重力坝混凝土施工技术的关键是解决混凝土防裂问题，最大限度的减少混凝土中的裂缝，增强混凝土的防渗性能，从而提高混凝土整体耐久性。
长期以来的工程实践经验表明，重力坝混凝土结构裂缝产生的主要原因是温度应力造成的。因此，为了确保大体积混凝土施工质量，针对大体积混凝土温度控制需要做一下有效的措施。
1、混凝土配合比设计
科学合理的进行混凝土配合比设计研究，对控制混凝土水化热非常关键，是常态混凝土温度控制的重要环节。首先要对重力坝常态混凝土配合比设计试验研究，做大量细致的试验工作，通过多组对比试验，寻求降低水化热和减小自生体积变形的途径，提高混凝土抗裂能力。
2、控制混凝土水化热
选用发热量较低的水泥和较小单位水泥用量，是降低混凝土水化热的最有效措施。减少水泥用量和单位水泥用量，采取以下几个方面的主要措施：
（1）骨料级配设计：尽量选择较大骨料粒径，改善骨料级配。粗骨料最大粒径为80mm。经过试验可知，三级配最佳级配比例为D20：D40：D80=30：30：40时，混凝土密度最大、孔隙率最小。因此，重力坝大体积混凝土选择三级配骨料进行配合比设计试验。
（2）混凝土坍落度：通过试验，三级配混凝土水胶比确定为0.5时，砂率选择32%、单位用水量115kg时，FDN高效减水剂掺量为0.70%、AE引气剂掺量为1.55/万时，混凝土拌和物的和易性最好，这时混凝土拌和物的坍落度检测出来为70～75mm，属于低流态混凝土。标准养护至设计龄期时，混凝土强度等级、抗冻指标和抗渗指标能够满足设计要求。
（3）加掺合料：水泥选用P.O42.5普通硅酸盐水泥，掺合料选取Ⅰ级粉煤灰和S75矿渣粉，选用不同的摻合比例进行混凝土配合比试验。通过大量对比，选用水化热相对较低的掺合比例，作为重力坝推荐配合比。
（4）添加外加剂：通过混凝土性能试验，选用FDN型高校减水剂和AE型外加剂进行了试验，结果显示外加剂与水泥的适应性较好，在满足混凝土和易性和有关设计指标的情况下，达到了适当减少水泥用量和单位用水量的目的。
3、混凝土绝热温升
在混凝土配合比试验中，针对粉煤灰、矿渣微粉在不同掺合比例时28天内混凝土绝热温升试验结果显示：从混凝土拌合完成后的0℃升高至25℃，基本都是在7天内完成的，升高速率较大。7天后，混凝土绝热温升趋于稳定，直至28天，此值均在25℃左右。因此，混凝土浇筑后必须采取埋设冷却水管、进行初期通水措施，有效控制混凝土内部温度升高，降低内部与外部的温度差，从而有效控制因内外温度差造成的温度裂缝。
4、多措并举确保混凝土入仓温度
温度控制是重力坝大体积混凝土施工的重中之重。混凝土浇筑温度的设计要求为：大坝混凝土浇筑温度要求控制在14-16℃，最高不超过18℃。而本地区昼夜温差较大，在混凝土温度控制措施上，除了严格执行设计提出的各项温控要求外，并在施工中采取了以下具体温控措施：
（1）混凝土拌和温度控制
1）骨料降温：在砂石骨料生产过程中使用河冰对粗骨料进行第一次降温，并及时将生产的骨料转运至堆存料仓。堆存料仓为彩钢板搭设的防雨遮阳棚，避免阳光直射，可有效减少骨料温度回升。同时在堆存料仓粗骨料顶部安设7道喷淋管，28个消防喷头，水源采用冷却系统生产的2℃冷水，使用高压水泵对粗骨料进行第二次喷淋降温。通过以上降温措施，可将粗骨料温度降低3 ℃ ～ 5℃。
2）混合料温度控制：在混凝土拌和站的配料仓和上料皮带顶部安装遮阳防雨棚，避免阳光直射，减少温度回升。
3）混凝土拌和水降温：利用井水并通过制冷系统冷却，使混凝土拌制用水降低至2℃左右，进一步降低混凝土出机口温度。
4）混凝土拌和加冰降温
高温季节，除了采用加大喷淋量、设置遮阳棚、冷却水拌和等措施来降低混凝土温度外，还通过加冰拌和措施进一步降低混凝土出机口温度，以确保混凝土入仓温度满足设计要求。加冰拌制混凝土的具体时间由实测气温及混凝土入仓温度确定，每天约14个小时左右。
根据混凝土配合比，混凝土用水量为110kg/m3，从2017年加冰拌和的降温效果来看，在加冰量为用水量40%（加冰110*40%=44kg/m?）的情况下，可有效降低3.5～4℃。
（2）混凝土运输温度控制
自卸车在拌合站装料前，采用冷却水冲洗车厢，进行一次降温；并在自卸车上加设自动遮阳棚，装料后及时遮盖；入仓受料传输设备也加设遮阳棚，防止太阳直射，尽可能减少温度回升。
（3）混凝土浇筑过程温度控制
1）选择合理的浇筑时段
高温季节混凝土温控是施工的难点也是重点，尤其是每年7、8月份，对仓位安排提出了更高的要求。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，随时了解天气预报，掌握天气的变化趋势。施工时避开上午11：00至下午16：00时段，中班在16：00之后开仓，早班10：00前争取收仓。
2）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，分层厚度不大于50cm。
c.为了最大限度的减少混凝土浇筑过程中的温度回升，在浇筑仓面采用2台喷雾机进行喷雾降温，形成一个气温相对较低的小气候。
d.混凝土平仓振捣后，及时覆盖养护。
（4）混凝土内部温度控制措施
1）严格按照设计图纸进行分区、分层，并合理安排仓位做到短间歇均匀上升。
2）采用冷却水管进行坝体内部降温，通水冷却分为初期和中、后期这两期。初期冷却通水时间，可取10d～20d混凝土温度与水温之差，不超过25℃，管中水的流速为0.6～0.7m/s。水流方向应每24h调换1次，日降温不应超过1℃。
3）初期冷却用水一般采用6～8℃制冷水，冷却持续时间10～15d。
4）中期通水冷却一般采用河水冷却，后期通水冷却，水温可根据坝体接缝灌浆时间及坝体接缝灌浆温度等确定。中后期通水冷却时间为1～2个月，流量以18～25L/min左右。通水水温与混凝土温度内部温度之差，不超过20℃，日降温超过0.5℃。
5）冷却水管采用内径2.54cm耐高压聚乙烯PVC管，其特点是材料轻巧，铺设方便，施工费用较低，导热性能满足热量交换要求。
6）冷却水管按照层间距2.0～3.0m布置，进水口、出水口均设在大坝下游侧或坝体廊道内。基础垫层混凝土厚度仅为1.0m，散热条件好；混凝土浇筑块层高2.0m～3.0m时，仓内布置1层冷却水管，布置在层厚的中间位置，有利于将混凝土内部水化热通过冷却水带出。即在浇筑1.0～1.5m时，铺设冷却水管，仓内S型布置，水平间距1.5m左右，
5、混凝土养护
大体积混凝土的裂缝，主要由温度应力和干缩应力产生，绝大多数都是表面裂缝。因此，混凝土表面养护、保温、保护非常重要。尤其是浇筑后7天内，在上一层混凝土没有及时覆盖的情况下，一定要在混凝土表面加盖线毯等进行覆盖，每天采用低温河水洒水养护，保持混凝土表面始终湿润。混凝土洒水养护在混凝土浇筑完毕后6～18h内开始进行，其养护时间不应少于28d，有特殊要求的部位适当延长养护时间。
总结：
通过我们两年来的施工验证及数据分析，本套方案达到了预期的效果，保证了大体积混凝土的施工质量，大大的减少了混凝土裂缝的产生，增强混凝土的防渗性能，提高混凝土整体耐久性。
（作者单位：中国水电十五局第二工程公司）
关键词：裂缝；防渗性能；坍落度；水化热
重力坝混凝土施工技术的关键是解决混凝土防裂问题，最大限度的减少混凝土中的裂缝，增强混凝土的防渗性能，从而提高混凝土整体耐久性。
长期以来的工程实践经验表明，重力坝混凝土结构裂缝产生的主要原因是温度应力造成的。因此，为了确保大体积混凝土施工质量，针对大体积混凝土温度控制需要做一下有效的措施。
1、混凝土配合比设计
科学合理的进行混凝土配合比设计研究，对控制混凝土水化热非常关键，是常态混凝土温度控制的重要环节。首先要对重力坝常态混凝土配合比设计试验研究，做大量细致的试验工作，通过多组对比试验，寻求降低水化热和减小自生体积变形的途径，提高混凝土抗裂能力。
2、控制混凝土水化热
选用发热量较低的水泥和较小单位水泥用量，是降低混凝土水化热的最有效措施。减少水泥用量和单位水泥用量，采取以下几个方面的主要措施：
（1）骨料级配设计：尽量选择较大骨料粒径，改善骨料级配。粗骨料最大粒径为80mm。经过试验可知，三级配最佳级配比例为D20：D40：D80=30：30：40时，混凝土密度最大、孔隙率最小。因此，重力坝大体积混凝土选择三级配骨料进行配合比设计试验。
（2）混凝土坍落度：通过试验，三级配混凝土水胶比确定为0.5时，砂率选择32%、单位用水量115kg时，FDN高效减水剂掺量为0.70%、AE引气剂掺量为1.55/万时，混凝土拌和物的和易性最好，这时混凝土拌和物的坍落度检测出来为70～75mm，属于低流态混凝土。标准养护至设计龄期时，混凝土强度等级、抗冻指标和抗渗指标能够满足设计要求。
（3）加掺合料：水泥选用P.O42.5普通硅酸盐水泥，掺合料选取Ⅰ级粉煤灰和S75矿渣粉，选用不同的摻合比例进行混凝土配合比试验。通过大量对比，选用水化热相对较低的掺合比例，作为重力坝推荐配合比。
（4）添加外加剂：通过混凝土性能试验，选用FDN型高校减水剂和AE型外加剂进行了试验，结果显示外加剂与水泥的适应性较好，在满足混凝土和易性和有关设计指标的情况下，达到了适当减少水泥用量和单位用水量的目的。
3、混凝土绝热温升
在混凝土配合比试验中，针对粉煤灰、矿渣微粉在不同掺合比例时28天内混凝土绝热温升试验结果显示：从混凝土拌合完成后的0℃升高至25℃，基本都是在7天内完成的，升高速率较大。7天后，混凝土绝热温升趋于稳定，直至28天，此值均在25℃左右。因此，混凝土浇筑后必须采取埋设冷却水管、进行初期通水措施，有效控制混凝土内部温度升高，降低内部与外部的温度差，从而有效控制因内外温度差造成的温度裂缝。
4、多措并举确保混凝土入仓温度
温度控制是重力坝大体积混凝土施工的重中之重。混凝土浇筑温度的设计要求为：大坝混凝土浇筑温度要求控制在14-16℃，最高不超过18℃。而本地区昼夜温差较大，在混凝土温度控制措施上，除了严格执行设计提出的各项温控要求外，并在施工中采取了以下具体温控措施：
（1）混凝土拌和温度控制
1）骨料降温：在砂石骨料生产过程中使用河冰对粗骨料进行第一次降温，并及时将生产的骨料转运至堆存料仓。堆存料仓为彩钢板搭设的防雨遮阳棚，避免阳光直射，可有效减少骨料温度回升。同时在堆存料仓粗骨料顶部安设7道喷淋管，28个消防喷头，水源采用冷却系统生产的2℃冷水，使用高压水泵对粗骨料进行第二次喷淋降温。通过以上降温措施，可将粗骨料温度降低3 ℃ ～ 5℃。
2）混合料温度控制：在混凝土拌和站的配料仓和上料皮带顶部安装遮阳防雨棚，避免阳光直射，减少温度回升。
3）混凝土拌和水降温：利用井水并通过制冷系统冷却，使混凝土拌制用水降低至2℃左右，进一步降低混凝土出机口温度。
4）混凝土拌和加冰降温
高温季节，除了采用加大喷淋量、设置遮阳棚、冷却水拌和等措施来降低混凝土温度外，还通过加冰拌和措施进一步降低混凝土出机口温度，以确保混凝土入仓温度满足设计要求。加冰拌制混凝土的具体时间由实测气温及混凝土入仓温度确定，每天约14个小时左右。
根据混凝土配合比，混凝土用水量为110kg/m3，从2017年加冰拌和的降温效果来看，在加冰量为用水量40%（加冰110*40%=44kg/m?）的情况下，可有效降低3.5～4℃。
（2）混凝土运输温度控制
自卸车在拌合站装料前，采用冷却水冲洗车厢，进行一次降温；并在自卸车上加设自动遮阳棚，装料后及时遮盖；入仓受料传输设备也加设遮阳棚，防止太阳直射，尽可能减少温度回升。
（3）混凝土浇筑过程温度控制
1）选择合理的浇筑时段
高温季节混凝土温控是施工的难点也是重点，尤其是每年7、8月份，对仓位安排提出了更高的要求。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，随时了解天气预报，掌握天气的变化趋势。施工时避开上午11：00至下午16：00时段，中班在16：00之后开仓，早班10：00前争取收仓。
2）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，分层厚度不大于50cm。
c.为了最大限度的减少混凝土浇筑过程中的温度回升，在浇筑仓面采用2台喷雾机进行喷雾降温，形成一个气温相对较低的小气候。
d.混凝土平仓振捣后，及时覆盖养护。
（4）混凝土内部温度控制措施
1）严格按照设计图纸进行分区、分层，并合理安排仓位做到短间歇均匀上升。
2）采用冷却水管进行坝体内部降温，通水冷却分为初期和中、后期这两期。初期冷却通水时间，可取10d～20d混凝土温度与水温之差，不超过25℃，管中水的流速为0.6～0.7m/s。水流方向应每24h调换1次，日降温不应超过1℃。
3）初期冷却用水一般采用6～8℃制冷水，冷却持续时间10～15d。
4）中期通水冷却一般采用河水冷却，后期通水冷却，水温可根据坝体接缝灌浆时间及坝体接缝灌浆温度等确定。中后期通水冷却时间为1～2个月，流量以18～25L/min左右。通水水温与混凝土温度内部温度之差，不超过20℃，日降温超过0.5℃。
5）冷却水管采用内径2.54cm耐高压聚乙烯PVC管，其特点是材料轻巧，铺设方便，施工费用较低，导热性能满足热量交换要求。
6）冷却水管按照层间距2.0～3.0m布置，进水口、出水口均设在大坝下游侧或坝体廊道内。基础垫层混凝土厚度仅为1.0m，散热条件好；混凝土浇筑块层高2.0m～3.0m时，仓内布置1层冷却水管，布置在层厚的中间位置，有利于将混凝土内部水化热通过冷却水带出。即在浇筑1.0～1.5m时，铺设冷却水管，仓内S型布置，水平间距1.5m左右，
5、混凝土养护
大体积混凝土的裂缝，主要由温度应力和干缩应力产生，绝大多数都是表面裂缝。因此，混凝土表面养护、保温、保护非常重要。尤其是浇筑后7天内，在上一层混凝土没有及时覆盖的情况下，一定要在混凝土表面加盖线毯等进行覆盖，每天采用低温河水洒水养护，保持混凝土表面始终湿润。混凝土洒水养护在混凝土浇筑完毕后6～18h内开始进行，其养护时间不应少于28d，有特殊要求的部位适当延长养护时间。
总结：
通过我们两年来的施工验证及数据分析，本套方案达到了预期的效果，保证了大体积混凝土的施工质量，大大的减少了混凝土裂缝的产生，增强混凝土的防渗性能，提高混凝土整体耐久性。
（作者单位：中国水电十五局第二工程公司）