论文部分内容阅读
摘要：在大坝的大体积混凝土浇筑中，通过优化混凝土的配合比设计、现场养护等措施加强温度控制，从而提高混凝土的抗裂性，防止施工中因混凝土水化热温差而出现的裂缝对大坝产生危害。
关键词：大体积混凝土；温度控制；裂缝；内散外蓄
Abstract: in the mass concrete pouring of dam, through optimizing concrete mix proportion design, site maintenance measures such as strengthen temperature control, so as to improve the crack resistance of concrete, to prevent the construction by concrete hydration heat temperature difference in the occurrence of cracks of dam damage.
Key words: mass concrete; Temperature control; Fracture; Spread outside of the
中图分类号：TV331文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一 前言
大体积混凝土是指最小断面尺寸大于1m 以上的混凝土结构。与普通钢筋混凝土相比, 具有结构厚, 体形大、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。在大坝施工中，由于混凝土的抗压强度远高于抗拉强度，在温度压应力下不至破坏的混凝土，当受到温度拉应力作用时，常因抗拉强度不足而产生裂缝。大体积混凝土温度裂缝有表面裂缝、贯穿裂缝和深层裂缝。大体积混凝土紧靠基础产生的贯穿裂缝，无论对坝的整体受力还是防渗效果的影响比之浅层表面裂缝的危害都大得多。表面裂缝也可能成为深层裂缝的诱发因素，对坝的抗风化能力和耐久性有一定影响。因此，计算并控制混凝土硬化过程中的温度, 进而采取相应的技术措施,保证大体积混凝土结构质量，对大坝施工具有重要意义。
二 工程概况
洛阳市洛河东段太平橡胶坝坝址位于二广高速公路洛河大桥下游200m米处，太平村北侧。该工程建设主要包括：拦河橡胶坝工程、坝址上游300m至坝下游200m范围内长493.8m的河床整治，大堤加固等工程。橡胶坝布置总长898m，其中橡胶坝坝段长508m，左右两岸滩地截渗濇长均为195m.坝段布置5跨，每跨长100m，中墩厚1.4m，边墩厚1.2，坝高2.0m，坝底板采用钢筋混凝土平地板、厚均为1.0m。
三 施工工艺设计
1.混凝土内部温度变化及散热规律
大体积混凝土大坝结构裂缝的发生是由多种因素引起的。但总的来说，绝大部分是由于混凝土水化热引起的温度应力及收缩作用超过混凝土的抗拉强度。
1.1混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量, 用水量和水泥用量越高, 混凝土的收缩就越大。选用的水泥品种不同, 其干缩、收缩的量也不同。1.2混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后, 水泥因水化引起水化热,由于混凝土体积大, 聚集在内部的水泥水化热不易散发, 混凝土内部温度将显著升高, 而其表面则散热较快, 形成了较大的温度差, 使混凝土内部产生压应力, 表面产生拉应力。此时, 混凝龄期短, 抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度, 则会在混凝土表面产生裂缝。1.3 材料裂缝。材料裂缝表现为龟裂,主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。
2.大体积混凝土的配合比设计与优化
大坝混凝土的配合比设计是大体积混凝土防裂技术的首要环节，混凝土采用泵送工艺施工，确定混凝土设计总体上应满足：设计标号；泵送施工；低水化热；缓凝等要求。
2.1混凝土原材料
（1）混凝土的组成材料的选用对大体积混凝土产生的水化热高低有着直接影响，从技术上应选用低热性能的水泥，故根据工程实际条件，在配合比设计和温控设计中均按强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥进行设计。
（2）使用的骨料除级配良好、各种指标满足规范要求外，应控制砂的含泥量小于百分之二，石子的含泥量小于百分之一。
2.2双椮技术
采用椮加粉煤灰和减水剂这一成熟的双椮技术，能有效的改善混凝土的性能，适应大体积混凝土的结构特点。粉煤灰取代了部分水泥，使得混凝土的水化热降低，可以有效的防止温度裂缝，并充分利用粉煤灰混凝土的后期强度。外加剂采用高效的减水剂，保证有足够的缓凝时间，是在混凝土浇筑过程中，延缓混凝土内部的温度峰值出现。
2.3混凝土的配合比设计
（1）设计参数。混凝土的强度等级设计为C25,塌落度160—200mm，初凝时间不早于0.45h、终凝不早10h选用材料标准：42.5普通硅酸盐水泥，密度pc=3.1t/m3 ;细度模数2.3—3.1中砂，表观密度ps=2.62t/m3;5—35mm连续级配碎石，表观密度pg=2.7t/m3 ;磨细Ⅲ级粉煤灰，密度pf=2.2t/m3 ;SN高效减水剂；自来水或取用经验后的洛河水。
（2）配合比。根据《粉煤灰混凝土应用技术规范》，《普通混凝土应用技术规程》和《混凝土泵送技术规程》，进行混凝土配合比设计。调整后的混凝土配合比为水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：外加剂=310:738:1064:180:67:6.9;配合比=1:2.38:3.43：0.58:0.02。
3.温控方案设计
一般大体积混凝土施工多采用分层浇筑，在每层布设冷却管，分层厚度为1m-2m。但洛河治理工程工期短，若分层会增大施工投入，延长施工时间，通过计算，决定采用一次性浇筑。
大坝施工时均在5、6月份，温度较高，通过计算预计混凝土中心最高温度将达72度，水泥的水化热引起的最大绝热温升将达65度。根据计算，我们采用了“内散外蓄”的温控方案，制订了混凝土在施工期间不产生温度裂缝的温控标准：
混凝土内外温差不超过25度
允许混凝土最大温降速率不超过1.5度/天。
四 现场控制
1 混凝土拌合物控制措施
1.1混凝土入模温度
大坝施工时正值夏季高温季节，必须控制混凝土入模温度。为保证混凝土入模温度满足试验标准要求的5℃-30℃范围，严格控制混凝土原材料的温度，以免在炎热气候中拌和物入模温度超过规定标准。尤其要加强混凝土出场温度监测，以保证入模温度不超标。
在正式施工前2-3天安排专门安排专人到混凝土拌合站料场测量骨料温度，影响混凝土温度的主要因素是骨料和水的温度。降低石子和水的温度是得到较低温度混凝土的最有效的方法。粗细骨料等大批堆放的原材料必须用蓬布或凉棚遮盖，防止日晒。必要的时候给骨料喷洒水雾降温。夏季的拌和用水温度应尽可能降低，在骨料温度偏高的时候采取用冰水搅拌混凝土能有效减低混凝土拌和物的温度。
1.2搅拌楼中拌和出的混凝土，由商砼厂驻站人员要监督商砼厂试验人员测量砼出机温度、坍落度、含气量的技术指标，并做好记录不满足施工要求的混凝土不得出场使用。尤其控制夏天出机温度不得高于30℃。因夏季气温高，坍落度损失快，含气量和坍落度控制指标在合理范围内尽量取大值。
1.3混凝土拌和物现场质量控制
混凝土搅拌车到达现场后，由现场试验人员实测混凝土的坍落度、含气量、入模温度等技术指标。不满足要求的不得使用，全车退回。
2 冷却通水
采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行，还有常见的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。混凝土浇筑时，混凝土每覆盖一层，冷却管即开始通水，从而有效的削减混凝土的温峰。这就是“内散外蓄”工艺的第一步：”内散”。
3 混凝土施工控制
混凝土浇筑前，安排实验人员同拌合站的技术人员一起按照混凝土配合比进行试配，检查混凝土是否达到设计要求，同时检查拌合站配料误差是否满足规范要求。
4 养护与监控
待混凝土终凝后，立即在坝体表面作蓄水養护，蓄水深度为20cm左右，以推迟混凝土表面水分的散失，同时，为减少坝体内外温差，蓄水时宜采用冷却管出水口排出的为热水，这就是“内散外蓄”工艺的第二步：“外蓄”。
第三步即进行测温监控，并根据测温结果调节冷却管进水量，将降温速度控制在1.5度/天。
五 温度控制效果评价
1大坝混凝土的配合比设计是大体积混凝土防裂技术的首要环节。原材料的选择尤其关键，如水泥的品种，外加剂的品种及用量，粉煤灰的选择及用量，而这些有决定了水泥的用量，从而保证了混凝土的地热高强性，能有效防止温度裂缝的产生。最终测温结果可知，混凝土内外最大温差为22度，达到了温控的目标，可满足规范要求。
2 “内散外蓄”的温控措施是在严格计算的基础上确定的，既注重了温控效果有保证了工期和施工方便，节约了施工成本，达到了多层丰收。
六 结束语
洛河太平橡胶坝工程的施工，由于制定了科学的施工方案，加强了现场的施工控制，温控措施合理得当，达到了令人满意的效果，所以大坝混凝土施工质量达到优良标准，至今没有出现温度裂缝，对今后大体积混凝土施工有较好的借鉴作用。
参考文献
[1]大体积混凝土一次性浇筑温度控制，阮积忠
[2]伊河五级橡胶坝大体积混凝土浇筑施工方案
关键词：大体积混凝土；温度控制；裂缝；内散外蓄
Abstract: in the mass concrete pouring of dam, through optimizing concrete mix proportion design, site maintenance measures such as strengthen temperature control, so as to improve the crack resistance of concrete, to prevent the construction by concrete hydration heat temperature difference in the occurrence of cracks of dam damage.
Key words: mass concrete; Temperature control; Fracture; Spread outside of the
中图分类号：TV331文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一 前言
大体积混凝土是指最小断面尺寸大于1m 以上的混凝土结构。与普通钢筋混凝土相比, 具有结构厚, 体形大、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。在大坝施工中，由于混凝土的抗压强度远高于抗拉强度，在温度压应力下不至破坏的混凝土，当受到温度拉应力作用时，常因抗拉强度不足而产生裂缝。大体积混凝土温度裂缝有表面裂缝、贯穿裂缝和深层裂缝。大体积混凝土紧靠基础产生的贯穿裂缝，无论对坝的整体受力还是防渗效果的影响比之浅层表面裂缝的危害都大得多。表面裂缝也可能成为深层裂缝的诱发因素，对坝的抗风化能力和耐久性有一定影响。因此，计算并控制混凝土硬化过程中的温度, 进而采取相应的技术措施,保证大体积混凝土结构质量，对大坝施工具有重要意义。
二 工程概况
洛阳市洛河东段太平橡胶坝坝址位于二广高速公路洛河大桥下游200m米处，太平村北侧。该工程建设主要包括：拦河橡胶坝工程、坝址上游300m至坝下游200m范围内长493.8m的河床整治，大堤加固等工程。橡胶坝布置总长898m，其中橡胶坝坝段长508m，左右两岸滩地截渗濇长均为195m.坝段布置5跨，每跨长100m，中墩厚1.4m，边墩厚1.2，坝高2.0m，坝底板采用钢筋混凝土平地板、厚均为1.0m。
三 施工工艺设计
1.混凝土内部温度变化及散热规律
大体积混凝土大坝结构裂缝的发生是由多种因素引起的。但总的来说，绝大部分是由于混凝土水化热引起的温度应力及收缩作用超过混凝土的抗拉强度。
1.1混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量, 用水量和水泥用量越高, 混凝土的收缩就越大。选用的水泥品种不同, 其干缩、收缩的量也不同。1.2混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后, 水泥因水化引起水化热,由于混凝土体积大, 聚集在内部的水泥水化热不易散发, 混凝土内部温度将显著升高, 而其表面则散热较快, 形成了较大的温度差, 使混凝土内部产生压应力, 表面产生拉应力。此时, 混凝龄期短, 抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度, 则会在混凝土表面产生裂缝。1.3 材料裂缝。材料裂缝表现为龟裂,主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。
2.大体积混凝土的配合比设计与优化
大坝混凝土的配合比设计是大体积混凝土防裂技术的首要环节，混凝土采用泵送工艺施工，确定混凝土设计总体上应满足：设计标号；泵送施工；低水化热；缓凝等要求。
2.1混凝土原材料
（1）混凝土的组成材料的选用对大体积混凝土产生的水化热高低有着直接影响，从技术上应选用低热性能的水泥，故根据工程实际条件，在配合比设计和温控设计中均按强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥进行设计。
（2）使用的骨料除级配良好、各种指标满足规范要求外，应控制砂的含泥量小于百分之二，石子的含泥量小于百分之一。
2.2双椮技术
采用椮加粉煤灰和减水剂这一成熟的双椮技术，能有效的改善混凝土的性能，适应大体积混凝土的结构特点。粉煤灰取代了部分水泥，使得混凝土的水化热降低，可以有效的防止温度裂缝，并充分利用粉煤灰混凝土的后期强度。外加剂采用高效的减水剂，保证有足够的缓凝时间，是在混凝土浇筑过程中，延缓混凝土内部的温度峰值出现。
2.3混凝土的配合比设计
（1）设计参数。混凝土的强度等级设计为C25,塌落度160—200mm，初凝时间不早于0.45h、终凝不早10h选用材料标准：42.5普通硅酸盐水泥，密度pc=3.1t/m3 ;细度模数2.3—3.1中砂，表观密度ps=2.62t/m3;5—35mm连续级配碎石，表观密度pg=2.7t/m3 ;磨细Ⅲ级粉煤灰，密度pf=2.2t/m3 ;SN高效减水剂；自来水或取用经验后的洛河水。
（2）配合比。根据《粉煤灰混凝土应用技术规范》，《普通混凝土应用技术规程》和《混凝土泵送技术规程》，进行混凝土配合比设计。调整后的混凝土配合比为水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：外加剂=310:738:1064:180:67:6.9;配合比=1:2.38:3.43：0.58:0.02。
3.温控方案设计
一般大体积混凝土施工多采用分层浇筑，在每层布设冷却管，分层厚度为1m-2m。但洛河治理工程工期短，若分层会增大施工投入，延长施工时间，通过计算，决定采用一次性浇筑。
大坝施工时均在5、6月份，温度较高，通过计算预计混凝土中心最高温度将达72度，水泥的水化热引起的最大绝热温升将达65度。根据计算，我们采用了“内散外蓄”的温控方案，制订了混凝土在施工期间不产生温度裂缝的温控标准：
混凝土内外温差不超过25度
允许混凝土最大温降速率不超过1.5度/天。
四 现场控制
1 混凝土拌合物控制措施
1.1混凝土入模温度
大坝施工时正值夏季高温季节，必须控制混凝土入模温度。为保证混凝土入模温度满足试验标准要求的5℃-30℃范围，严格控制混凝土原材料的温度，以免在炎热气候中拌和物入模温度超过规定标准。尤其要加强混凝土出场温度监测，以保证入模温度不超标。
在正式施工前2-3天安排专门安排专人到混凝土拌合站料场测量骨料温度，影响混凝土温度的主要因素是骨料和水的温度。降低石子和水的温度是得到较低温度混凝土的最有效的方法。粗细骨料等大批堆放的原材料必须用蓬布或凉棚遮盖，防止日晒。必要的时候给骨料喷洒水雾降温。夏季的拌和用水温度应尽可能降低，在骨料温度偏高的时候采取用冰水搅拌混凝土能有效减低混凝土拌和物的温度。
1.2搅拌楼中拌和出的混凝土，由商砼厂驻站人员要监督商砼厂试验人员测量砼出机温度、坍落度、含气量的技术指标，并做好记录不满足施工要求的混凝土不得出场使用。尤其控制夏天出机温度不得高于30℃。因夏季气温高，坍落度损失快，含气量和坍落度控制指标在合理范围内尽量取大值。
1.3混凝土拌和物现场质量控制
混凝土搅拌车到达现场后，由现场试验人员实测混凝土的坍落度、含气量、入模温度等技术指标。不满足要求的不得使用，全车退回。
2 冷却通水
采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行，还有常见的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。混凝土浇筑时，混凝土每覆盖一层，冷却管即开始通水，从而有效的削减混凝土的温峰。这就是“内散外蓄”工艺的第一步：”内散”。
3 混凝土施工控制
混凝土浇筑前，安排实验人员同拌合站的技术人员一起按照混凝土配合比进行试配，检查混凝土是否达到设计要求，同时检查拌合站配料误差是否满足规范要求。
4 养护与监控
待混凝土终凝后，立即在坝体表面作蓄水養护，蓄水深度为20cm左右，以推迟混凝土表面水分的散失，同时，为减少坝体内外温差，蓄水时宜采用冷却管出水口排出的为热水，这就是“内散外蓄”工艺的第二步：“外蓄”。
第三步即进行测温监控，并根据测温结果调节冷却管进水量，将降温速度控制在1.5度/天。
五 温度控制效果评价
1大坝混凝土的配合比设计是大体积混凝土防裂技术的首要环节。原材料的选择尤其关键，如水泥的品种，外加剂的品种及用量，粉煤灰的选择及用量，而这些有决定了水泥的用量，从而保证了混凝土的地热高强性，能有效防止温度裂缝的产生。最终测温结果可知，混凝土内外最大温差为22度，达到了温控的目标，可满足规范要求。
2 “内散外蓄”的温控措施是在严格计算的基础上确定的，既注重了温控效果有保证了工期和施工方便，节约了施工成本，达到了多层丰收。
六 结束语
洛河太平橡胶坝工程的施工，由于制定了科学的施工方案，加强了现场的施工控制，温控措施合理得当，达到了令人满意的效果，所以大坝混凝土施工质量达到优良标准，至今没有出现温度裂缝，对今后大体积混凝土施工有较好的借鉴作用。
参考文献
[1]大体积混凝土一次性浇筑温度控制，阮积忠
[2]伊河五级橡胶坝大体积混凝土浇筑施工方案