混凝土温控与防裂措施综述.doc

混凝土温控与防裂措施综述1.1 总述亭子口水利枢纽大坝标混凝土总量约129.41万m3，其中碾压混凝土约84.36万m3，常态混凝土约45.05万m3。大坝碾压混凝土采用不设纵缝的大仓面通仓薄层连续铺筑几层后短间歇、均匀上升的施工工艺。坝体受基础温差及内外温差的影响大，易产生劈头及贯穿性裂缝，影响大坝结构安全。因此，大坝温控设计是施工组织设计的关键问题之一。施工中拟采取的防裂措施主要有：(1) 减少混凝土的水化热温升：优化混凝土配合比设计，采用中热水泥；充分利用层面散热，对混凝土表面进行流水养护，对右岸非溢流坝段、表孔坝段、消力池底板和导墙等部位混凝土埋设冷却水管进行初期冷却。(2) 降低混凝土浇筑温度：充分利用低温季节浇筑混凝土；高温季节施工时，对骨料进行风冷、加冷水（冰）拌和；对运输设备和浇筑仓面进行遮阳隔热保温和喷水雾、薄膜履盖等措施，以减少混凝土温度回升。(3) 高气温条件下采取斜层平推铺筑法施工，缩小仓面面积，缩短层面暴露时间。(4) 除以上温控措施外，加强混凝土表面的保护和养护也是混凝土防裂的主要措施。对由于结构形状原因或复杂的边界条件等原因常会出现裂缝的部位，可在垂直裂缝发生方向预埋适量的限裂钢筋防止裂缝。1.2预冷混凝土混凝土大坝的温控问题是由水泥在混凝土凝固过程中产生的水化热温升在大体积混凝土散热不畅的条件下，产生的混凝土块体与基础、块体内外及块体与块体之间的温差，并由温差引起混凝土不均匀收缩而裂缝产生的。为了防止裂缝，根据混凝土块体所在部位及浇筑时间制定出了常态及碾压混凝土的允许浇筑温度TP（是指混凝土收仓后，离混凝土表面10cm深处的混凝土温度）和允许内部混凝土最高温度Tmax标准，详见表18-8和表18-9。综合以上各章节，为不超过混凝土允许浇筑温度，首先要控制混凝土的出机口温度T0，其控制标准见表18-10和表18-11，为此须对411月份浇筑的混凝土预冷，制造出符合控制表标准的低温混凝土。12月次年3月低温时段应多浇混凝土，根据前面章节混凝土浇筑月强度可知，预冷混凝土总量约为88.6万m3，占混凝土总量的67.7。其中2010年28万m3、2011年53万m3、2012年7.6万m3。2011年59月为制冷需求量最大的时段，通过对这6个月平均水温和月浇筑强度的比较，8月份对制冷的需求量较大，当月平均水温23.8，浇筑强度8.34万m3/月，当月混凝土中碾压混凝土为5.94万m3，允许出机口温度为12，经计算，二次风冷骨料可满足要求，不需制冷水；当月常态混凝土为 2.4万m3/月，允许出机口温度为10，需二次风冷骨料、加冷水，4拌和用冷水最大需要量为5m3/h。常态混凝土最大月强度出现在2010年7月，混凝土浇筑量为5.12万m3，主要为表孔坝段和消力池常态混凝土浇筑，取表孔坝段R28250混凝土进行计算，需二次风冷骨料、加冷水，4拌和用冷水最大需要量为10.75m3/h。1.3混凝土保温设计（1）高温季节1）对大坝上下游面、闸墩表面、孔洞等结构重要部位，混凝土拆模后须全年粘贴30mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板，作为其永久保护面。泡沫塑料板采用人工粘贴方式贴在坝面上，粘贴前须保持坝面干燥平整，清除坝面灰尘及其它杂物，确保泡沫塑料板与坝面粘贴牢固。2）在气温骤降频繁季节（11月翌年4月），新浇混凝土横缝面必须进行早期表面保护。混凝土拆模后，坝体横缝面立即覆盖20mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板，泡沫塑料板采用钉铆人工固定在横缝面上。泡沫塑料板在侧面混凝土覆盖前拆除，周转投入下一循环过程中使用。采用泡沫塑料板作为表面保温材料，施工时须确保其与混凝土面结合密实，各块搭接部位严密，避免出现局部保温不严现象。3）夏季高温时段进行大仓面混凝土施工时，混凝土碾压或振捣完后，宜立即用聚乙烯泡沫塑料保温被覆盖，到施工上层混凝土时再揭开，以减少太阳辐射热及环境温度的倒灌。4）在高温多风时段，混凝土施工完后，其水平面需用防水帆布或其它有效保温防晒材料覆盖，防止混凝土表面曝晒升温或出现干缩裂缝。5）在入冬之前，需对坝面廊道、进出水口等所有暴露在外的孔洞用门或保温被进行封堵，避免混凝土内壁受到冷击作用。6）保温材料的材质及厚度需符合不同部位的保温要求，确保混凝土内外温差在设计允许的范围内。7）运输过程中的保温详见混凝土温控综合措施章节详见混凝土温控综合措施第1.4.3章节第（3）款和1.5.3章节第（3）款。（2）低温季节在低温天气浇筑混凝土时，必须采取保护措施，以防止混凝土强度和耐久性降低，并通过采取保温措施，严防因内外温差过大，产生表面裂缝。1）合理安排施工进度，留出一定的混凝土浇筑缓冲时间，尽量不安排在极端气温条件下进行混凝土浇筑。2）改进混凝土施工环境低温季节要求同一仓号混凝土浇筑尽可能采取连续浇筑，分层浇筑的混凝土之间间歇时间不多于5d。混凝土按3m左右进行分层，以减少混凝土的散热面，对已浇筑混凝土面覆盖彩涤聚乙烯隔热板保温材料，防止已浇筑混凝土表面受气温影响，出现内外温差过大而造成裂缝；对混凝土运输车辆进行保温处理，充分利用车辆自身底部排放的废气保温。加快运、吊、平仓及振捣混凝土的速度，减少混凝土暴露时间。浇筑尽量安排在上午9点至下午18点前进行，避免每天在较低温时段浇筑。3）加强天气预报和浇筑温度测量会同当地气象部门，做好寒潮及气温骤降的监测与预报，在寒潮及气温骤降冲击下，日平均气温在24天连续下降69，致使混凝土表面温度急剧下降时，在结构孔洞洞口挂棉布帘保温阻挡寒潮。混凝土施工过程中，加强混凝土出机口温度或入仓温度监测，并做好记录。每周将混凝土浇筑温度和内部温度的测量结果报送监理工程师。4）保温施工按保温标准选择保温材料类型和厚度，主要选用泡沫卷材，侧面和平面覆盖的保温被厚采用1.21.8cm，孔口封堵保温被厚采用2.3cm，要求更高时采用双层。平面保温被在表面上压砖块或方木进行固定。对于外流水影响的浇筑层面，采用堵、排措施，防止仓面积水并采用不吸水保温材料。立面保温采用泡沫卷材上压35cm的木条，排距1.52m。用射钉枪钉在混凝土面或利用大模板定位锥孔点焊钢筋头固定保温被。所有的孔洞用保温被封堵，进出孔口采用挂帘。在浇筑的仓号，边浇边覆盖保温被。加强现场管理，注意天气预报。接到寒潮来临预报后，及时组织人员检查各部位的保温被覆盖情况，对不符合要求的立即纠正。当寒潮或气温低于0时，推迟拆模时间，否则及时给予保温，混凝土暴露时间不超过8h。对于间歇期较长的部位，表面增设防裂筋。5）运输过程中的保温详见混凝土温控综合措施第1.4.3章节第（3）款和1.5.3章节第（3）款。1.4通水冷却1、后冷系统设计布置（1）坝体冷却水供应规划根据招标文件的要求和我们对坝体混凝土温控计算成果，坝体冷却水由两部份组成，一是11月次年3月的冬春季度，江水温度一般在6.4312.8，可用于坝体新浇块初期冷却和中期冷却；二是4月10月的高温季节，在坝体内通入制冷水，用于新浇块的初期冷却和后期冷却。此外，坝体接缝灌浆前，还要通入制冷水将不同区域内的混凝土温度降到设计要求温度。因此，在设计坝体冷却水供应系统时，考虑采用两套管路供应不同成分的冷却水，其中一趟用于供应江水，另一趟管路用于供应制冷水。根据不同部位的通水施工特点和通水需求，表孔坝段及消力池采用固定式制冷机组，右非坝段采用移动式冷却塔制冷，具体设计及布置情况详见第5.2章节。（2）冷水主管本标段除大坝混凝土需通水冷却外，其他部位如消力池底板和导墙。因此，在制冷水的供应上，宜根据不同部位的通水施工特点和通水需求布置固定式制冷站或移动式冷水机。1）冷却水供水管输水管路由供水主管路和回水主管路组成，布置在帷幕灌浆廊道和排水廊道内。初、中期管路并排布置，至坝头后，沿边坡垂直敷设，并在每个灌浆区段设供水接头，以满足通水需要。沿坝轴线布设的输水管路为DN200钢管，垂直于坝轴线布设的输水管路为DN100钢管。暴露在帷幕灌浆廊道和排水廊道外的供水管线，外壁均用厚25mm35mm的杜肯弗耐斯保温材料包裹严密并粘贴反光铝箔，减少管内冷水与外界空气的热交换或接受阳光辐射升温。2）江水冷却供水管的布置采用江水冷却的混凝土主要位于冬季浇筑的右岸非溢流坝段和表孔坝段混凝土，江水来源为系统水，因此结合现场施工用水主管布置，水管外壁用保温材料包裹严密并粘贴反光保温铝箔，减少管壁与空气的热交换或阳光辐射。2、冷却水管布置（1）冷却水管布置1）埋设部位：有初期、中期通水冷却要求的部位均需埋设冷却水管，冷却水管采用内径不小于28mm的塑料、高密聚乙烯类管材或内径不小于25mm的钢管。2）各仓冷却水管埋设前2个月向监理人递交冷却水管、供水管的材料类型、制造厂家及各仓冷却水管埋设图等资料报监理人批准后执行。冷却水管埋设时应作好施工记录。3）冷却水管及供水管的规格、类型、间距长度等应满足坝体设计最高允许温度、填塘陡坡通水降温及坝体初、中、后期通水降温各项要求，并报监理人批准，如因故变更时，应重新报监理人批准。（2）冷却水管布置要求1）供水管应按两套布置，在坝外布置进回水交换设施，要满足通水冷却的要求。制冷水应考虑回收。回水不得排入廊道或基坑内，应设专门管路处理。2）供水管布置自成系统，冷却通水供水管的布置应尽可能利用现有的廊道布置形式避免相互干扰，如现场施工条件限制需要穿过其它标段时，我公司将加强沟通，采取一定的措施减少相互之间的干扰，如引起纠纷，请监理人协商解决。3）水管一般按1.5m（浇筑层厚）2.0m（水管间距）或者2.0m（浇筑层厚）1.5m（水管间距）布置（基础混凝土第一层也应埋设冷却水管），埋设时要求水管距上游坝面2.0m2.5m、距下游坝面2.5m3.0m，水管距接缝面、坝内孔洞周边1.01.5m，通水单根水管长度不宜大于250m。对于墩、墙等结构尺寸大于6m的部位也应按设计要求埋设水管。4）坝内水管按接缝灌浆分区范围结合坝体通水计划就近引入廊道。引入廊道的水管应排列有序，作好标记记录。应注意引入廊道的立管布置不得过于集中，以免混凝土局部超冷，引入廊道的水管间距一般不大于1m、距廊道底板50100cm。管口应朝下弯，管口长度不应小于15cm，并对管口妥善保护，防止堵塞。所有立管均应引至模板附近，但不宜过于集中，立管管间间距不小于1.0m。5）在有帷幕、固结灌浆孔的仓面，冷却水管布置按坐标精确定位，并绘制出全部冷却水管布置图，同时，加强仓面水管的固定（利用铁制U型卡将水管锚固于仓面），以用于指导灌浆和钻孔取样，防止冷却水管被钻孔打断。6）冷却水管在仓内铺设成蛇形管圈。埋设的冷却水管不能堵塞，并固定和清除表面的油渍等物。管道的连接应确保接头连接牢固，不得漏水。混凝土浇筑前和在浇筑过程中对已安装好的冷却水管各进行一次通水检查，如发现堵塞及漏水现象，立即处理。在混凝土浇筑过程中，注意避免水管受损或堵塞。7）中、后期冷却通水前1个月对埋设的冷却水管进行检查。对于不通或微通的水管，应采取有效措施进行处理，要求处理至满足设计有关文件要求和使监理人认可为止。3、各期通水要求及用水量计算（1）初期通水根据要求，高温季节施工大体积碾压混凝土及基础强约束区的常态混凝土需进行初期通水冷却，初期通水冷却时间不小于15d。初期通水冷却不仅可削减24最高温度峰值，还可使高温季节浇筑的混凝土达到最高温度后降低至2527，减少中、后期通水时间。混凝土浇筑前需通以0.35MPa压力水，以检查管路的畅通情况及减小水管内外压力。初期冷却在混凝土浇筑收仓后开始通水，强约束区410月、弱约束区59月通1015制冷水，其余的初期均采用通河水，控制水温与混凝土温差20，通水流量为20L/min（1.2m3/h）。控制基础约束区初期降温总量68，非约束区810，同时还需控制降温速率1/d，冷却降温过程应连续平顺，防止由于通水不足及通水中断等原因造成的温度回升。每24h水流需换向一次，使坝体混凝土冷却均匀。初期通水采取动态控制，在混凝土内部温度处于上升阶段时，应加强其内部温度监测，必要时可加大通水强度或降低制冷水温度，以确保混凝土内部温度控制在设计允许的范围内。同时当混凝土内部温度降低达到其峰值后，可适当放宽通水要求，避免出现不必要的超冷。初期通水分制冷水与江水两种。通制冷水时，冷却水的制冷、循环、回收、换向均由冷水厂完成。通河水冷却时，不作回收。根据计算，初期通水总量660960m3，最大通水强度125m3/h。由于通水量较大，考虑经济与技术等综合因素，我公司决定在每年11月江水水温较低时段，通江水进行坝体混凝土初期冷却。据初步估算，坝体初期通江水总量235980m3。（2）中期通水每年9月初开始对当年58月浇筑的大体积混凝土块体、10月初开始对当年4月及9月浇筑的大体积混凝土块体、11月初开始对当年10月浇筑的大体积混凝土块体进行中期通水冷却，削减混凝土内外温差。中期通水一般采用江水进行，每年10月底前当江水温度较高时，也可采用通制冷水，以混凝土块体温度达到2022为准，水管通水流量2025升/分（1.2m3/h1.5m3/h）。通水过程中每月闷温一次，闷温时间45d。通水流量为20L/min（1.2m3/h），每三天变换一次进出水口，控制降温速率不大于1/d。根据计算，中期通水总量849960m3，最大通水强度470m3/h。由于通水量较大，考虑经济与技术等综合因素，我公司决定在每年11月江水水温较低时段，通江水进行坝体混凝土中期冷却。据初步估算，坝体中期通江水总量91980m3。（3）后期通水主要为右岸非溢流坝段岸坡接触灌浆部位，在灌浆前，必须进行后期通水冷却，后期通水冷却要求如下：1）后期冷却通水前1个月对埋设的冷却水管进行检查。对于不通或微通的水管，采取有效措施进行处理，直至监理人认可。2）后期通水一般从10月初开始，通水时间以坝体达到灌浆温度为准。2）应根据坝体接缝灌浆进度和坝体温度计算确定各部位通水类别（制冷水或江水）；为保证必要的灌浆时段，对于各灌浆年度开始进行接缝灌浆的部位应通制冷水。制冷水水温为810。3）坝体应保证连续通水，每月通水时间不少于600小时，坝体混凝土与冷却水之间的温差不宜超过2025，控制坝体降温速度不大于1/天。水管通水量通制冷水时不小于18升/分（1.08m3/h），通江水时应达到2025升/分（1.2m3/h1.5m3/h）。4）坝体通水冷却后的温度应达到设计规定的坝体接缝灌浆温度（1517）。控制坝体实际接缝灌浆温度与设计接缝灌浆温度的差值在1和2范围内，应避免较大的超温和超冷。5）对于填塘及陡坡部位混凝土，在混凝土浇筑收仓12天后进行通水冷却，通水类别根据季节及进度要求采用制冷水或江水，410月一般通810制冷水，其余季节通江水，通水时间以混凝土块体达到或接近基岩温度（1820）为准。6）为充分掌握混凝土冷却温度情况，浇筑块内应埋设适量的电阻温度计，也可有计划地利用冷却水管进行闷水测温。闷水测温，以检验是否达到灌浆温度。在通水冷却30天左右进行一次闷水测温，根据测温结果调整水管进水口水温和通水时间，闷温时间12天。后期通水预计达到设计温度时，进行闷水测温，闷水时间56天。7）后期通水冷却结束2个月，尚未进行接缝灌浆的灌区，重新测量混凝土温度。8）根据计算，后期通10制冷水总量3300m3，最大通水强度3m3/h。4、冷却后废水的回收冷水回收泵站位于基坑附近，布置在高程360m和441m，主要用于回收360m高程、441m高程以下及以上初期、中期、后期坝体冷却水。回收后的废水可用于清仓、冲毛和养护。5、管路设施的日常维护（1）每班均派足够的人员对所有的供水管路巡回检查，发现情况，立即报送监理并及时处理。（2）对所有从坝体出来的进出冷却水管做好清晰的标记，防止其混淆从而影响通水。（3）严禁非施工人员在供水线路走动，从而引起管路的破坏。（4）在气温比较高的时段或气温骤降期间，加强供水管路的保温措施，防止其受气温的影响而破裂。（5）严格控制冷却水的通水流量、流速及供水压力，防止水压过大而造成水管破裂。（6）在通水期间对冷却水及系统水进行不定期的水质检查，防止水中腐蚀性化学成分较高从而使水管受到破坏。6、通水冷却需注意的问题（1）基础约束区冷却水管的埋设本工程厂房坝段和左岸非溢流坝段混凝土需要进行钻孔灌浆，为确保钻孔过程中冷却水管不受破坏或冲击，在进行冷却水管布置详图设计时，要在图纸上定钻孔的空间位置，冷却水管的位置要避开钻孔的位置。冷却水管布设前要进行准确的测量放样，布设冷却水管时，确保水管与钻孔位置错开一定的距离，冷却水管铺设时用铁丝或U形钢筋卡精确定位在仓面内，防止振捣混凝土时冷却水管跑位，确保灌浆孔施工时不碰到仓面冷却水管。同时要特别注意在有盖重灌浆的部位，灌浆孔垂直基岩面布置，孔位较密，水管垂直间距为1.5m，水平间距为1.0m，建议用钢管代替塑料管。有盖重固结灌浆孔均位于约束区内，混凝土浇筑层为1.5m，与冷却水管垂直间距相适应。在有盖重固结灌浆部位的混凝土施工前，根据设计灌浆孔作出孔位与坝体的三维图，然后在每一浇筑分层上作一水平截面，找出该截面上灌浆孔的精确座标。再根据平面上孔位的座标，在图上定出冷却水管的位置，保证冷却水管与钻孔位置相距3050cm。在混凝土收仓后，立即安排测量工在混凝土层面上放出冷却水管的具体位置，然后在测量放出的冷却水管走向上预埋8圆钢，在拐点处及圆弧段需加密埋设，埋件在直线上的间距不得超过2m，以确保冷却水管有必要的固定点，避免上层混凝土施工时跑位。钢筋预埋工作需在混凝土终凝前完成，以确保预埋的钢筋生根稳固。在上层混凝土开浇前，将冷却水管固定在钢筋上，并与其它仓面埋件一样，经质检及监理工程师验收合格后，才能开浇上层混凝土。（2）防止冷却水管堵塞或漏水冷却水管在仓内拼装成蛇形管圈。埋设的冷却水管不能堵塞，并固定和清除表面的油渍等物。管道的连接确保接头连接牢固，不得漏水。对已安装好的冷却水管须进行通水检查，安装好的冷却水管开始浇筑混凝土后即进行初期通水，如发现堵塞及漏水现象，立即处理。在混凝土浇筑过程中，注意避免水管受损或堵塞。后期冷却通水前对埋设的冷却水管进行检查。对于不通或微通的水管，采取有效疏通措施进行处理，必要时钻孔处理，直至处理满足设计有关文件要求和使监理人认可为止。在混凝土仓面进行钻孔施工时，冷却水管各个回路必须通水，并有专人值班巡视。万一钻穿冷却水管时，立即停止钻孔施工，对冷却水管上部钻孔下塞封堵并用同标号混凝土进行回填，确保冷却水管回路畅通。（3）浇筑时的冷水管保护为防止卸料过程中冷却水管被砸坏，卸料斗与仓位之间的高差应控制在1.5m以内，同时卸料门应缓慢打开，防止冷水管受强力冲击变形或折弯。碾压混凝土冷却水管埋设应随碾压带推进而分段埋设，不允许整个仓面一次埋设完成，水管埋设后应先摊铺至少30cm的覆盖层，以避免汽车或碾压设备压坏冷却水管，其余埋设技术要求同常态混凝土冷却水管埋设要求。1.5温控施工组织为搞好混凝土温控工作，成立专门的温控小组，由专人负责温控的技术，检查和督促现场温控实施、落实情况，负责温控资料、报表的整编和总结。为及时掌握、控制浇筑仓号的温度情况，每46小时测量一次混凝土原材料的温度、气温、出机口混凝土及入仓混凝土温度及坝体冷却水的温度，按每100m2布一个测点的原则测量混凝土的浇筑温度（每个仓号不少于3个测点），并作好记录。混凝土浇筑块内部温度可按设计、监理要求，定期进行测量。根据上述测量结果及时调整或加强混凝土温度控制措施。