|
|
[摘 要] 文章结合施工实践，对大体积混凝土温度裂缝产生的描述，对大体积混凝土内部温度计算，详细介绍了冷却管降温措施，总结出大体积混凝土冷却管的设计与施工要点。
[关键词] 大体积混凝土 温度裂缝 冷却管 施工要点
1.工程概况
国外某大坝项目所在地属于亚热带海洋气候，少雨，平均年降雨量185.4mm，夏季炎热干燥，4月至9月为夏季，10月至次年1月为冬季，5月及 月天气最热，全年平均气温高于25℃，极端最高气温41℃，对温控防裂影响较大；同时，由于混凝土施工强度大，下部浇筑仓面尺寸大，基岩的约束作用也较大，容易产生贯穿裂缝，且混凝土温降过程缓慢，内外温差引起的内部约束时间长，易产生表面裂缝，并易引起劈头裂缝，影响大坝结构安全。因此，混凝土温度控制是本工程施工的关键问题之一，本文通过实例浅谈冷却管在大体积混凝土中的应用。。
2.混凝土主要设计指标
为了有效控制温度裂缝，减小混凝土的水化热，根据当地的原材料的实际情况，结合经济合理的原则采用了以下的技术指标。
2.1 采用普通水泥: 水泥水化热是大体积混凝土发生温度变化而导致体积变化的主要根源，通过试验结果分析，研究决定选用P.042.5普通硅酸盐水泥。
2.2 掺加粉煤灰。掺入粉煤灰替代水泥可有效地降低水化热。掺入粉煤灰可降低混凝土的单位用水量，减小混凝土自身体积收缩，有利于混凝土抗裂能力的提高。
2.3 掺加适当的外加剂，在满足设计强度要求的前提下，尽量减少单位体积混凝土的水泥用量。选用了国产绿色建材LS-1型。
2.4 粗骨料最大粒径25mm。
3. 混凝土最高温度计算及成果分析
3.1计算方法
考虑到浇筑块平面尺寸大大超过浇筑层厚度，计算混凝土早期最高温度可忽略浇筑块侧面散热的影响。本工程采用差分法计算一期通水冷却及层面散热，混凝土温度按以下公式计算：
Tn，τ+Δτ= Tn，τ+αcΔτ/δ2（Tn-1，τ+ Tn+1，τ-2Tn，τ）+（T0-TW）Δφ+θ0Δψ
式中：
Δφ=φ（τ+Δτ）-φ（τ）
Δψ=ψ（τ+Δτ）-φ（τ）
主要计算成果：
针对主体工程混凝土及其相应的浇筑形式，应用上式计算初期不通水冷却时的混凝土内部最高温度。主体工程混凝土计算最高温度及需采取的相应温控组合措施如表二所示。
3.2混凝土最高温度成果分析
根据表二计算成果，分析如下：
坝段混凝土强约束区浇筑层厚为1.0~2m，弱约束区及以上区域为2~3m，陡坡坝段有接触灌浆要求，故陡坡及其上9m盖重混凝土需埋冷却水管，进行后期通冷水冷却，同时，强约束区内高温季节浇筑的混凝土需进行初期兑冷水冷却。
4.坝体冷却管通水冷却
根据温控计算结果和招标文件技术条款要求，需进行通水冷却的部位有：在接触、接缝灌浆（含纵、横缝）的临时施工缝两侧、坝体（包括灌区顶部 ～9m厚的压重块）部位、宽槽部位及其两侧混凝土及经温控计算为满足温控要求需进行初期、中期通水冷却的部位（抗冲耐磨混凝土须埋设冷却水管）均需埋设冷却水管。高温时段施工的约束区混凝土需进行初、中期通水冷却，以削减混凝土温升峰值及冬季内外温差。陡坡坝段混凝土需进行初、中、后期通水冷却，用以削减峰值及使后期混凝土内部温度达到设计要求的稳定温度。冷却用制冷水由集装箱式冷水站集中提供。
4.1冷却水管管路布置
4.1.1埋设部位：在宽槽、接缝灌浆（含纵、横缝）的临时施工缝两侧坝体（包括灌区顶部 ～9m厚的压重块）部位，及经温控计算为满足温控要求需进行初期、中期通水冷却的部位（抗冲耐磨混凝土须埋设冷却水管）均需埋设冷却水管。冷却水管采用直径3.2cm塑料、高密聚乙烯类管材。冷却水管采用外径3.2cm、内径不小于28mm的高密度聚乙烯冷却水管，壁厚2mm，导热系数1. KJ/（m.h℃）。
4.1.2冷却水管的布置：
（1）仓内冷却水管布置
在高温季节施工，按1.5m（浇筑层厚）×1.0m（水平间距）布置。低温季节施工一般按1.5m（浇筑层厚）×2.0m（水平间距）布置。埋设时要求水管距上游坝面2.0m～2.5m、距下游坝面2.5m～3.0m，水管距缝面、坝内孔洞周边1.0～1.5m。对于墩、墙等结构尺寸大于 m的部位也应按设计要求埋设水管。
（2）输水系统管路布置
a、供水管按两套布置，满足通水冷却的要求。制冷水考虑回收。回水不排入廊道或基坑内，设专门管路处理。
b、大坝供水管布置自成系统，冷却通水供水管的布置尽可能避免相互干扰。供水主管沿廊道和坝趾附近布置，并布设进回水干管。
c、冷却供回水管路布置。冷却水输水管路按两套布置，通河水供水管路采用φ200供水主管和φ150供水支管组成一套封闭式的循环管路布置。通制冷水采用φ200供水主管和φ150供水支管组成一套封闭式的循环管路布置。
4.2 初期通水冷却
混凝土覆盖12小时后即开始通水，除 ~8月施工的混凝土通8~10℃制冷水外，其它季节初期均采用通河水，控制水温与混凝土温差≤25℃。通制冷水时间为15天，河水一般为30天， 12~2月施工的混凝土通水时间为15天，通水流量为20升/分。控制基础约束区初期降温总量≤ ~8℃，非约束区≤8~10℃，同时还需控制降温速率≤1℃/天。
4.3中期通水冷却
按招标文件技术条款要求，每年12月初到次年2月底对当年浇筑的大体积混凝土块体中期通水冷却，通水至坝体温度达18~20℃，削减混凝土内外温差。通水之前先量测坝体实际温度，以确定通水时间。通水过程中每月闷温一次，闷温时间4~5天。通水流量为18升/分，每三天变换一次进出水口，控制降温速率不大于1℃/天。
4.4后期通水冷却
在接触、接缝灌浆（含纵、横缝）的临时施工缝两侧坝体（包括灌区顶部 ～9m厚的压重块）部位，宽槽部位及其两侧混凝土及经温控计算为满足温控要求需进行初期、中期通水冷却的部位（抗冲耐磨混凝土须埋设冷却水管）均需埋设冷却水管进行后期通水冷却。陡坡坝段混凝土需进行初、中、后期通水冷却，用以削减峰值及使后期混凝土内部温度达到设计要求的稳定温度。
5.冷却水管回填
坝体内埋设的蛇形水管，确认雅需再通水冷却时（除监理人及设计要求预留部分水管闷温以观测坝体温度外），一律用0.5∶1水泥浆封堵。封堵时采用循环式，先由进浆管进0.5∶1水泥浓浆，同时将回浆管敞开，用以浆赶水方式将冷却水管残留水排出管外，直至回浆管的浆液浓度达到0.5∶1（以比重控制，0.5∶1浓浆比重为1.85），将回浆管扎死，最后用纯压式封堵，直至不进浆时并浆结束。
.结束语
大体积混凝土在施工过程中，由于采取了充足的技术准备与合理的施工方法，从坝体拆模后的情况来看，混凝土表面未发生任何裂纹，外观质量良好并已经通过业主、工程师的验收，可见通过热工计算完全可以对生产进行指导控制，采用合适的配合比，严格控制混凝土入模温度，采取适当的措施控制混凝土内外温差，是降低混凝土水化热与控制混凝土的内外质量的关键。
转载注明来源:http://www.ybaotk.com |
上一篇：对土木工程钻孔灌注桩基础的分析及应用下一篇：探讨地墙渗漏水的原因与控制方法
|
发表于 2020-6-5 09:17:31
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
QQ登录
