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浅谈碾压混凝土温控分析

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：孙文胜1 李中生2

[导读] 摘要：本文主要分析了碾压混凝土温度控制监测分析和主要控制措施，结合工程实际混凝土的温控应依赖于布置在混凝土内部的温度计实时监测混凝土核心温度，从配合比设计参数、原材料降温手段、运输过程保温方式、施工现场温控环境等方面考虑，将其最高温度控制在<50℃。

        1葛洲坝测绘地理信息技术有限公司；2葛洲坝集团试验检测有限公司
        摘要：本文主要分析了碾压混凝土温度控制监测分析和主要控制措施，结合工程实际混凝土的温控应依赖于布置在混凝土内部的温度计实时监测混凝土核心温度，从配合比设计参数、原材料降温手段、运输过程保温方式、施工现场温控环境等方面考虑，将其最高温度控制在<50℃。
        关键词：碾压混凝土（RCC）；温控；配合比；控制；核心温度
        引言
        老挝南空3水电站大坝RCC混凝土要求进仓温度小于25℃，混凝土核心最高温度小于50℃，主要温控方式：液氨循环吹风降温、大坝浇筑方案设计、大坝内部布置热电偶温度计进行观测。
        1概况
        南空3水电站是位于老挝阿速坡省南空河上的梯级电站，其主要作用是发电，装机5.4万千瓦，坝址地区气温常年在15～40℃，分为雨季（7～10月）和旱季，雨季温度较为适宜，雨量大时间长，而旱季温度较高，昼夜温差大（白天气温35℃～42℃，夜晚气温17℃～25℃）。大坝为碾压混凝土重力坝，浇筑方量约30万m³，RCC混凝土设计龄期强度为15MPa（圆柱体试件），每层浇筑层厚30cm，一次浇筑高度3~6m，浇筑过程中检测机口混凝土温度和入仓温度，坝体内布置有热电偶温度计监测混凝土内部温度，确保进仓温度小于25℃，混凝土核心最高温度小于50℃。
        2 大坝浇筑过程中的降温措施
        南空3水电站由于地处东南亚，旱季气温较高，阳光直射时间长，昼夜温差大，而RCC混凝土属于大体积混凝土，大体积混凝土生产需要进一步加强混凝土温度控制，延缓混凝土内部水化温升速度，避免因温升过快，导致混凝土内外温差大，引起的温度应力裂缝。南空3水电站合同要求RCC核心最高温度必须小于50℃，混凝土入仓温度要求小于25℃。为达到合同要求的控制温度，混凝土生产中采用以下降温措施：
        2.1配合比设计
        在混凝土升温中，水泥的水化热是混凝土主要的温度来源，所以配合比设计在温控中至关重要，在混凝土胶凝材料中，应尽量减少水泥的用量，在保证强度的情况下，尽量用粉煤灰替代水泥，减小水泥水化热量，从南空3配合比（见表1）可以看出粉煤灰替代水泥比例较高，有效的降低了因水泥水化放热反应引起的混凝土温度升高。
        表1       C9015碾压混凝土推荐配合比用表

        2.2混凝土原材料的降温
        南空3旱季白天温度高，骨料堆场没有遮阳棚，太阳光直射骨料，在混凝土生产之前，需对骨料进行降温，对进入拌合楼的原材料采用氨气冷吹法降温；水泥、粉煤灰等粉粒料严格控制入罐温度且应有足够的贮备量，以给与新进场的材料以冷却时间；拌和用水采用低温冷却水；多种措施保证混凝土机口温度降至20℃左右，表2是试验室季检测的混凝土出机口温度及入仓摊铺后温度，从表中可以看出，混凝土入仓温度得到很好的控制。
        表2

        2.3运输车加装遮阳篷布
        从拌合楼至大坝的运输过程中，为避免阳光直射、降雨或吹风等情况，混凝土运输车辆必须加装遮阳防雨篷布，保证混凝土拌合物质量，减少混凝土运输过程中的温度升高。
        2.4仓内喷雾降温
        当阳光强烈或风比较大时，要及时进行仓内喷雾降温，保证混凝土表面湿润，降低仓内环境温度，避免阳光直射混凝土，也可以相应延长混凝土凝结时间。
        2.5测温手段
        所有的降温措施是否有效，需要观测仪器来验证，为此机口和仓内采用专用测温计、大坝内部从上游到下游分3个断面布置热电偶温度计。
        大坝内部温度计这样设计的布置方式有其明显的优缺点。
        一优点：
        （1）可以同时观测坝上游、坝中、坝下游面温度，大坝蓄后上游温度计可以作为观测水温对坝体影响深度，
        （2）采用热电偶电缆线容易牵引，可接集线箱，半自动采集数据，减轻劳动强度。
        二缺点：
        （1）热电偶温度计可靠性不高，精度不高（±1℃），有的温度计埋设后，表现数据测不稳，有的点温度高出很多，明显不正常，过一段时间后有的温度计又恢复了正常，有的温度计监测一段时间后，突然测不出数据的现象。
        （2）后期不能接入自动采集器，进行远程自动化测控。
        （3）埋设时间长，需要大量的人力或机械支持，对施工进度造成影响。
        3混凝土温度分析
        3.1混凝土温度计布置分析
        以TSA-A487.7和TSB-B515为例，温度计布置是贯穿大坝的上下游的，见图1和图2，第一支温度计一般距上游面1m~1.5m，和廊道最近一支温度计的距离都是0.5m，下游温度计距离边界不等，对接近上游面、廊道附近、下游面温度计受气温影响比较大。
        图1

        图2

        3.2温度测值分析
        （1）过程线图只列出核心温度计，受上游坝面、下游坝面、廊道影响较大的温度计没有列上去，以TSA-A487.7 埋设温度计过程线图来看，混凝土核心温度未超过规定温度（50℃），混凝土核心区最高温度为43.5℃，其它断面和高程的温度计测值最高温度46.2℃。
        （2）混凝土升温最快为浇筑后24小时，以TSA-A500-6为例说明，从2020年7月2日11：30埋后至2020年7月3日8：00混凝土温度升高5.3℃，7月4日9：30混凝土温度升高3.2℃，以后依次递减。

        （3）升温时间长，降温时间缓慢，TSA-A500-10图形中升温时间可达9天，而降温时间也长而缓慢。

        （4）受上层混凝土温度影响大、时间长，从TSA-A500-10图形上看，当下层温度到最高温度后，受到上层混凝土温度影响，温度会缓慢小幅上升，而且影响时间长，应该是上层混凝土连续浇筑，影响到核心混凝土温度，故混凝土核心区温度降温缓慢。
        （5）廊道周围混凝土温度降温快，廊道附近的温度计和坝上面、下游面一样，测值受气温影响大。
        4 结论
        （1）在以往的温控过程中，多重视对原材料及中间产品的温控要求，对配合比设计对混凝土温升的重要性关注较少。在满足混凝土强度和其他性能的情况下，配合比设计采用粉煤灰高掺量替代水泥，减少混凝土中水泥水化放热量。从监测数据资料来看，混凝土内部温升速率慢、到达顶峰时间长，后期混凝土温度升高也没有超过50℃，温差控制在25℃以内，从侧面说明碾压混凝土配合比设计对混凝土温度控制的重要性。
        （3）良好的测温手段能及时控制机口温度和掌握大坝内部温度，是保证混凝土核心温度达到要求的重要手段，只有掌握大坝内部温度状况，才能有针对性的改进降温措施。对于南空3大坝而言依然存在一些问题，比如混凝土核心温度计布置少、坝上游面和下游面布置温度计比较多，、温度计埋设设计高程固定不够灵活，有时会出现温度计埋设在收仓面不远的地方，比如TSA-A515-1~10离收仓面只有0.5m，受气温影响非常大，失去了监测混凝土核心温度的功能。
        （5）在收仓后应特别注意混凝土的及时养护，特别是混凝土降温段。因为温度裂缝大都产生在混凝土降温阶段，南空3雨季昼夜气温相差不大，而旱季1、2、3、11、12月早晚温差比较大，所以要特别注意混凝土外部的保温保湿措施。
        （6）混凝土测温监控结果需要及时反馈，因拌合楼在夜间和温度低时，有时候会暂停液氨风冷循环，导致碾压混凝土拌合物温度超过规定的入仓温度，所以拌合楼机口和仓内的要经常测温，及时反馈，大坝内部温度计监测资料要及时整理，及时报送反馈，有些异常情况，要向项目部解释，因为他们不了解埋设时混凝土情况，难免有些疑问。
        从以上分析我们得出结论，老挝南空3水电站大坝碾压混凝土内部核心温度没有超过规定要求的最高温度和最大温差，表明在碾压混凝土配比设计、生产、运输、浇筑、养生阶段的温度控制措施取得了良好的效果，其经验做法为以后类似的工程项目提供参考。
        参考文献：
        [1]南空3合同技术条
        [2]混凝土坝安全监测技术规范 DL5178-2016