田林县水利局 广西百色 533300
摘 要:在水库大坝工程建设中,通过采取科学的混凝土温度控制及防裂施工技术,可以极大的提升大坝建设质量。笔者结合多年工作经验,以田林县启文水库扩容工程为案例,深入分析水库大坝混凝土温控与防裂施工技术,希望为相关的专业人员提供借鉴与参考,建设高质量的水库大坝工程。
关键词:水库大坝;混凝土;温控;防裂施工
前 言
随着社会经济水平的不断提升,为了尽可能满足人民日益增长的物质需求,我国建设工程数量不断增加,同时建设规模持续扩张,对最终工程质量的要求也存在大幅提升。在建设拦河大坝的过程中,大体积混凝土是其中十分核心的施工环节。由于这部分施工内容难度较大,任务较重,且要求工期较短,给施工工作的开展带来了极大的挑战。在混凝土施工步骤中,施工人员应当严格把握作业温度。一旦温度控制工作不到位,就会使得最终建筑容易出现裂缝问题。因此,施工人员务必做好温度控制工作,尽可能避免裂缝问题的出现。
1 工程概况
田林县城区是田林县的主要经济、政治、文化中心,随着近年来田林县的经济迅速发展,城区逐步扩大,许多新兴工厂的修建以及旅游带动相关产业的发展,使得田林县城区的需水日益增加。
启文水库作为田林县城区现状唯一供水水源,调节库容仅90万m3,自身调节能力有限,不能有效的蓄丰补枯,枯水期供水能力不足。特旱期间只能通过临时抽取乐里河水选行应急。而乐里河干流历年枯水时间长达5个月,季节性差异校大,乐里河上游有两个乡18个村共2.2万人及1.24万亩农田用水主要靠乐里河来水解决,且乐里河千流乏调节控制性蓄水工程,枯水期到达县区附近的水量不足。干旱缺水严重影响了田林县经济的发展和社会的稳定。
乐里河支流启文河上的启文水库是城区最近的供水水源,启文水库现状调节能力较弱,历年汛期均出现弃水,尚有较大的开发利用潜力。因此解决田林县城用水安全、实现经济社会可持续发展,对启文水库扩容加非常必要。
扩容后的启文水库是一座正常水位为361m,有效库容574.5万m3,总库容为684万m3的小(Ⅰ)水库,拦河坝采用混凝土重力坝,溢流坝为闸控式溢流。由于工程要求工期较短,为了尽可能高效率地完成施工任务,施工单位一般选用台阶法进行分层次混凝土浇筑,每次浇筑高度约为三米,浇筑厚度为48米,再使用水化热等方法对混凝土进行降温。
2 温控难点分析及温度控制分区
以此工程为例,由于工程主体选用常态混凝土重力坝,施工难度较大,且要求工期短,混凝土温度控制也较为困难。在实际操作过程中,温度控制的主要工作难点包括以下几个方面:首先,由于建设过程中混凝土选用材料:非溢流坝段——坝体内部为强度等级R9015、抗渗等级W2、、抗冻等级F50的三级配混凝土 ;大坝上游采用厚2~2.5m的强度等级R9020、抗渗等级W6、、抗冻等级F50的三级配混凝土;溢流坝段 ——除溢流面、闸墩及启闭机排架外,其余部位的混凝土分区,溢流面采用强度等级R2830、抗渗等级W6、抗冻等级F50的三级配混凝土,坝体其他部位与非溢流坝段相同等,由于材料强度较高,水化热比例较大,给温度控制工作带来了极大的挑战。尤其是在炎热的夏季,温度控制工作更难以开展。其次,由于施工过程主要选用台阶法方式施工,混凝土材料将直接裸露在空气中,使得材料温度无法有效控制。同时,由于在整个施工过程中,施工现场温度变化幅度较大,会影响材料的温度,使得最终建筑出现裂缝问题。
在温度控制工作中,施工人员主要将温度控制区域划分为以下部分,分别是基础性约束区域以及非约束区域,且前者被继续划分为弱约束区以及强约束区。在严格计算之后可以得出以下结论:在弱约束区域内,施工单位应当提前进行一整年预冷处理。而在强约束区域,施工单位需要在一月做好预冷工作。
表1 坝体混凝土允许最高浇筑温度及允许最高温度表(单位℃)
项目 月份 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 7月 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 |
当地平均温度 | 11.9 | 14 | 18.8 | 22.7 | 25.6 | 26.4 | 29.1 | 26.5 | 24.9 | 21.2 | 17.1 | 13 |
基础约束区允许最高浇筑温度 | 17 | 17 | 17 | 17 | 19 | 19 | 19 | 19 | 19 | 19 | 17 | 17 |
基础约束区坝体允许最高温度 | 36 | 36 | 36 | 36 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 36 | 36 |
约束区以外允许最高浇筑温度 | 19 | 19 | 19 | 19 | 21 | 21 | 21 | 21 | 21 | 21 | 19 | 19 |
约束区以外坝体允许最高温度 | 38 | 38 | 38 | 38 | 41 | 41 | 41 | 41 | 41 | 41 | 38 | 38 |
备注:(1)浇筑温度指混凝土经过平仓、振捣后,在覆盖新的流态混凝土前的温度。(2)基础约束区指基建面0-0.4L(L为浇筑块长边长尺寸)高度范围以内;约束区以外指基建面0.4L(L为浇筑块长边长尺寸)高度范围以外。
3温控技术的应用分析
3.1严格控制施工流程
在混凝土材料施工过程中,施工人员需要严格参照施工流程开展工作,做好施工前的准备工作,为后续工程打下基础。在施工时,施工人员应当严格参照施工要求开展,尽可能避免由于操作的不到位导致裂缝的出现。同时,在施工完成后,检查建筑表面是否存在裂缝。施工时,施工单位应当控制好大坝整体高度,保证浇筑层之间高度,最高不超过35米。若施工周期较长,将延续到来年3月份,施工单位可以考虑使用弱约束区的温度控制方法,确保温度控制工作的高效开展。
3.2配合比的优化设计
在整个施工流程中,浇筑工作开展之前,施工单位应当不断优化混凝土中各材料的配合比。施工单位更应当针对具体情况,不断强化混凝土质量,确保材料强度符合实际工程需求。与此同时,为了尽可能减少水泥水化过程中可能产生的热量,施工人员可以尽可能降低水灰比和材料中水泥比例。
3.3有效控制混凝土浇注温度
在整个施工过程中,施工人员需要充分搅拌混凝土材料。骨料要有足够储备,保持堆料场料口以上堆高不低于6m。骨料自堆料场至拌各楼就有遮阳设施,以避免骨料在运输过程中升温。拌和用水应自水池底部,防止水经曝晒的水管升温。高温季节混凝土的浇筑时间应按排在早晚和夜间进行。混凝土运输工具应有隔热遮阳措施。缩短混凝土运输时间,加快混凝土浇筑速度。施工单位需要格外注意的是,在夜间作业时,施工单位需要适当增加浇筑工作的开展频率,可以借助加冰等方式控制材料温度,避免出现材料温度骤升的情况。施工人员需要严格各个部位混凝土材料配比进行,通过试验确定混凝土配合比,比如C30各个材料的配合比例如下所示。
表2 C30混凝土配合比
材料名称 | 水泥 | 掺合料 | 砂 | 石子 | 外加剂 | 水 |
质量比 | 1 | 0.666 | 3.146 | 4.521 | 0.0167 | 0.583 |
每立方用量/(Kg/m3) | 240 | 160 | 755 | 755 | 4 | 140 |
3.4建筑过程中的间歇控制
水库大坝工程中,混凝土材料层较厚,在开展浇筑工作时,施工人员应当选用分层浇筑的方法。同时,在浇筑过程中,施工人员应当依据材料温度以及其他各方面因素,选择最终浇筑厚度大小。一般情况下,浇筑厚度与实际施工时节有关。若施工时节处于三到九月份,材料厚度应当控制在一米以内;若施工时节在来年2至3月份,厚度大小应当控制在1.5米内。而对于其他施工部分,浇筑层厚度应当尽可能控制在三米以内。一般而言,若施工厚度为一米左右,各个步骤的间隔时间需要控制在五天左右;若施工厚度在1.5米时,间隔时间应当保持在七天左右。
3.5高温季节及冬季混凝土施工温控措施
3.5.1高温季节施工温控措施
在高温季节施工时,施工人员可以采取的温度控制措施主要包括以下几个方面:首先,可以选择提高材料堆放高度,并在上方搭设凉棚,起到隔绝热量的作用。在高温时节,建筑作业可以尽可能选择在早晚时节进行,选择温度相对较低的时刻。同时,在浇筑工作开展过程中,应当选择合适的浇筑工艺,并搭建凉棚控制材料温度,减少每次浇筑工作的浇筑厚度。最后,施工人员可以尽可能加快浇筑工作开展速度,避免浇筑时材料发生温度上升的情况,并使用仓面喷雾的方式进行降温。在必要情况下,施工人员可以选择在大坝内部埋设冷却管,进行冷却降温工作。
3.5.2冬季施工温控措施
在冬季施工过程中,温度控制措施可以包括以下几方面:在零度以下室温时,作业人员应当停止浇捣。同时,在混凝土材料施工完成之后,应当做好材料保温工作。若出现气温下降迅速的情况,施工人员可以选择在材料上覆盖保鲜膜,并配合草袋进行保温。为了尽可能提高温度控制工作的开展效率,施工单位需要配合设计单位计算出温度应力,并计算出合适的温差标准。在浇筑工作开展过程中,预先埋设测量仪,依照《水工混凝土施工规范》检测实际材料温度。施工人员同样可以选用增加外加剂的方式改变材料比例,尽可能减少水泥消耗量。混凝土浇筑工作需要做到薄层,做到短时间内的均匀上升,间歇时间不可过长,也不可过短。
3.6施工过程中混凝土温度的测量
每100m2仓面面积应不少于1个测点,每一浇筑层应不少于3个测点,测点应均匀分布在浇筑层面上,以监测坝体混凝土温度。当坝体温度监测值超过坝体允许最高温度时,可利用在坝体内部先预埋好的冷却水管通水冷却等温控措施。如温控措施采用坝体内预埋冷却管通水冷却的方法,则可采用以下措施:坝体内埋设φ32PVC水管,水管层距2m,管距1.5m,管中水的流速为0.6m/s,水流方向每24h调换1次,通水时间为15d~25d。混凝土温度与水温之差不应超过25℃,日降温不超过1℃。以上温控措施及方案应得到监理工程师批准。
4防裂施工技术的应用分析
4.1水泥水化热温度的有效控制
在水泥水化的过程中,材料将会释放大量热量,使得混凝土材料整体温度不断上升,施工人员需要从水化热层面不断降低温度。具体而言,施工人员可以不断改进材料比例,优化混凝土配方。或者,施工人员可以使用添加粉煤灰的方式改进材料比例,替代材料中的水泥部分,进而改变材料特性,提高水泥的拉应力大小。
4.2降低浇筑入模时的温度
在水泥浇筑过程中,施工人员可以使用以下方式控制温度。首先,施工时间应当尽可能避免在炎热的夏季,选择合适的时节进行施工,完成浇筑工作。在夏季施工过程中,施工人员可以利用低温水或冰水进行降温,避免搅拌过程中材料释放大量热量。
4.3混凝土的保温、保湿养护
混凝土养护工作也是施工中十分重要的环节。主要操作方式是在材料外部覆盖土工布,并通过草袋辅助,尽可能减少混凝土材料内外部的温度差,避免外部环境对材料产生不良影响。在草袋表面,施工人员可以使用冷水喷洒降温,保持材料湿润状态。
结 语
综上所述,在大坝施工过程中,温度控制工作是影响最终工程质量的核心因素。因此,施工人员应当选择最优化的材料方案,有效控制混凝土温度,确保最终材料符合实际工程需求。与此同时,为了尽可能避免最终建筑中出现裂缝,施工人员可以选择降低材料温度、控制水泥水化等方式,提升整体建筑质量水平。在今后的大坝工程中,施工单位可以选择多种操作方式,尽可能提高施工工程的质量。
参考文献
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