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三峽地下電站進水口工程混凝土溫控

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   摘  要:三峽右岸地下電站進水口預建段工程混凝土施工時采取了一系列溫控措施的質量監督,有效地減少了溫度裂縫的產生,本文作以介紹。
        右岸地下電站進水口預建段混凝土工程主要包括:6個發電塔、3個排沙塔、2個連接塔;6條引水隧洞;1條排沙洞和護坦、自計水位計井等項目,混凝土澆筑總量為40.18萬m3。
    本工程于2001年8月開始澆筑,計劃在2004年4月全部結束,歷時近3年,需經歷3個高溫季節。
    本工程混凝土澆筑的特點是:既有塔體過流面的大體積混凝土澆筑,又有引水隧洞、排沙洞鋼板混凝土的薄襯砌澆筑,還有安裝平臺、攔污柵等小構件小倉面的混凝土澆筑。
    據氣象資料,三峽地區夏季氣溫高達35℃以上(表1),按照設計要求,夏季需生產7℃和10℃混凝土,由監理和施工單位研究采取一系列有效的溫控措施。從混凝土拌和、運輸、澆筑及澆筑后養護等各道工序均進行了嚴格的溫度控制。
    2.1 拌和系統混凝土溫控
    右岸地下電站進水口預建工程的低溫混凝土由右岸84拌和系統生產就近供料。拌和系統溫控主要從混凝土原材料開始,嚴格按照各個原材料的溫度控制工藝進行實際操作。
    2.1.1 細骨料溫度控制
    為了保證高溫季節混凝土的溫控質量,拌和樓對水泥和粉煤灰兩種原材料在入罐前進行溫度控制。采用專用罐運輸水泥、粉煤灰時,其入罐溫度控制在65℃以下,否則儲料罐中原材料的溫度還會繼續增升,實測溫度曾高達75℃,將會直接影響拌和樓出機口混凝土的溫度。通常,若將罐裝汽車停放在防曬棚內1~2天,溫度可下降至30~45℃。
    2.1.2 粗骨料一、二次風冷溫度控制
    拌和樓為了生產7℃和10℃超低溫混凝土,各種原材料均使用風冷溫控措施。首先將各類骨料按特大、大、中、小石分別存入4個獨立的骨料預冷倉進行充分脫水,避免骨料表面含水較多出現骨料凍倉現象。一般情況下,各料倉骨料不停地運動相互擠壓是不會發生凍倉事故的;在不生產混凝土時,應及時調整制冷系統設備運行的風冷溫度,使骨料溫度維持在既不凍倉又能保證混凝土開倉拌和的狀態下。對此,必須派專職測溫員巡視檢查料倉、測量骨料溫度,避免發生骨料凍倉事故。
    根據84拌和樓的運行經驗,一次風冷和二次風冷在沖霜時可根據拌和樓生產情況,盡量安排在下午溫度降低時段(5點鐘左右,即早班與中班交接時)對制冷設備進行沖霜。并且一次和二次風冷設備沖霜時間應錯開半小時進行,確保拌和樓能連續生產低溫混凝土。
    84拌和樓一、二次風冷后骨料最優技術參數如表2所示(均為骨料表面溫度)。
    2.1.3 拌和樓使用冷水、加冰措施
    制冷系統對骨料預冷后,拌和樓出機口混凝土仍達不到設計要求溫度時,可采用加冷水、加冰等輔助措施控制出機口混凝土溫度。
    冷水溫度為0~2℃,在加冷水對混凝土降溫效果不明顯時,可加冰以滿足混凝土溫控要求。
    由片冰機生產長30 mm×寬20 mm×厚1 mm的片冰,片冰表面溫度為-5~-8℃,生產時應注意片冰結塊影響混凝土密實度,可用篩網進行過濾剔除冰塊。為了最大數量地使用加冰量,可加強砂子脫水。
    一般情況下可加入25~45 kg/m3的冰,但要將拌和時間從150 s/罐改為180 s/罐,即延長30 s,使混凝土中各種原材料充分拌和。
    2.2 凝土澆筑溫度控制
    2.2.1 混凝土運輸溫度控制
    本工程采用自卸汽車加門機入倉的主要方法;炷吝\輸過程中采取了各種措施進行溫度控制。如采取在自卸汽車上安裝防曬棚,避免陽光直接照射混凝土表明,減緩熱量對流速度;在100 m高程等待卸料處設置防曬棚,由施工隊試驗室進行檢測,監理隨機抽查,超溫混凝土作為不合格混凝土處理,禁止入倉。
    根據現場統計,汽車運輸時間20~30 min時混凝土必須入倉,否則因為水分損失太大,導致坍落度損失較大,無法保證混凝土澆筑質量。
    2.2.2 混凝土現場澆筑溫度控制
    2002年6~9月,平均溫度大于20℃,最高氣溫達到39.5℃,為了保證現場混凝土澆筑溫度控制,施工單位嚴格按照現場的混凝土澆筑控制工藝要求進行施工。施工時首先按照監理工程師審批的倉面混凝土澆筑工藝,應對高溫時段影響混凝土澆筑的不利因素布置好人員、設備、材料、混凝土入倉強度等溫控準備工作。
    澆筑時,根據倉號大小采取不同的溫控措施。澆筑面積大于500 m2的倉面,必須采用臺階法分層澆筑,并及時采用1~2 cm厚的聚丙乙烯保溫被進行保溫隔熱,防止空氣對流散發熱量。臺階高度約50 cm左右,盡量減少臺階之間的寬度(現場按2 m寬控制),以便于接頭混凝土保溫,又利于混凝土施工振搗的要求。
    據試驗,現場采用噴霧器(西安理工大學研制)效果較好,能在大型倉號形成噴霧狀“小氣候”,防止太陽光直射升溫,可使倉面保持在25℃~28℃。
    2.2.3 冷卻水管的布設及初、中期通水溫度控制
    根據三峽施工規范要求,采用埋設冷卻水管的施工工藝控制混凝土內、外的溫差效果較好。塔體140 m高程以下按照1.5 m×2 m(間距×層厚)或2 m×1.5 m(間距×層厚)布設冷卻水管,用于初期、中期、后期通水,以降低澆筑體內溫度。冷卻水管采用鋼管(外徑25 mm,壁厚1.5 mm)或高密聚乙烯塑料管(內徑28 mm,壁厚2 mm)。
塔體采用10℃的溫控混凝土澆筑后,根據埋設的(臨時)測溫度計可知,3天后混凝土內部溫度將從18℃升至35℃左右,為了避免澆筑層之間因混凝土溫升而產生裂縫,及時采用冷卻水管進行通水降溫以消弱溫升的峰值;減少混凝土單位時間內溫升的速度從而達到溫度控制作用。冷卻水管初期采用10℃~12℃的水進行通水冷卻。通水時間按10 d~15 d(洞室按7 d)控制,并規定混凝土與水之間的溫差不超過25℃,管中水的流速為4.5~5.0 m/s。每隔24 h將水流方向改變一次;要保證混凝土溫度降低不能過快,盡量將混凝土內部溫度降低控制在每天1℃的范圍內。
    對塔體過流面埋設的冷卻水管進行通水冷卻時,將塔體溫度降至22~23℃為宜,使混凝土內外溫差不大于20℃,通水流量為7~10 m/s。并規定塔體日降溫不超過1℃。經用電阻溫度儀測量,運用冷卻水管均能將塔體的溫度控制在設計要求內。
    2.3 混凝土澆筑后溫度控制
    2.3.1 加強養護降低塔體混凝土表面溫度
    6~9月份高溫時段,施工現場混凝土表面溫度最高可達50℃左右,因此施工現場必須派專職人員進行流動水養護,對混凝土表面進行降溫散熱控制,使混凝土內外溫度差滿足不超過25℃的設計要求。其灑水降溫養護時間按照混凝土齡期28 d控制。
    2.3.2 做好各倉面的間歇時間控制
    按照三峽工程有關規范的要求,應控制好各個澆筑段的間歇時間。
    本工程事先對各個塔體澆筑塊制定好最長間隔時間,并根據信息調整安排好各個倉號的施工進度。對于基礎區的混凝土和老混凝土約束部分,澆筑層厚度1.5m上下層的間歇時間為8~10 d,盡量做到老混凝土充分散熱后再澆筑下一個單元塊。
    2.4 優化配合比降低凝混凝土內部溫度
    在滿足設計各項指標的前題下,優化設計配合比進行混凝土溫度控制。通過提高粉煤灰的摻量盡量減少單位水泥的用量,達到減少水化熱的目的,從而控制混凝土內部溫升。2003年6月份在進水口1號~6號引水洞中進行了加20%、25%粉煤灰混凝土配比試驗。在引水洞共埋設溫度計113支,其測溫結果:實測最高溫度51.3℃,平均最高35.9℃,合格點85個,合格率75.2%。使用調整后的混凝土配合比情況見表4,其混凝土內部溫升對比情況見表4所示。

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