三个泉倒虹吸镇墩大体积混凝土温控措施研究及应用

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1、三个泉倒虹吸镇墩大体积混凝土温控措施研究及应用三个泉倒虹吸镇墩大体积混凝土温控与防裂措施研究及应用湖北水力发电编号2342王志臣（宜昌市葛洲坝工程监理总公司，湖北宜昌443002）摘要：本文根据北方特别严寒地区气候特点，通过对新疆三个泉倒虹吸镇墩大体积混凝土原材料控制、配合比优化、温度应力仿真计算后，综合采取“两掺一低”、加冰水、循环水冷却、XPS表面保温等综合措施对大体积混凝土实施温度控制，工程建成后通过两年多的运行检验，至今未见裂缝，表明温控效果明显。关键词：大体积混凝土温控防裂水工混凝土裂缝，大都属于温度裂缝，不仅会影响

2、工程外观和正常运行，还可能影响工程安全、缩短工程寿命，因此温控防裂对水工混凝土施工极其重要。通过近百年的发展，国外温控防裂理论在二十世纪三、四十年代已基本解决，国内水利水电行业从五十年代中期开始，通过大量实践经验积累和理论研究，大体积混凝土温控防裂问题也已基本解决。但是国内外实际工程经验表明，混凝土温控防裂是一项涉及诸多方面和因素的系统工程，只有从工程实际出发，综合考虑地理位置、气候条件、环境特征等因素，因地制宜，从原材料、配合比设计、混凝土制备、运输、浇筑养护全过程进行严格、系统的控制，才能取得较好的效果。本文根据工程区气候

3、条件恶劣，地理位置偏僻、昼夜温差大、气温骤降频繁、极端温度变化幅度大（达80℃）的特点，采用仿真计算等手段，综合考虑影响混凝土温控的多种不利因素制订了相应的混凝土温控措施，并采用了XPS等新型保温材料，取得了明显的工程效果。1工程概况三个泉倒虹吸工程位于新疆北部阿尔泰地区准葛尔盆地腹部，古尔班通古特沙漠的北缘，多年平均气温4.3℃，极端最高气温40.6℃，极端最低气温-41.7℃，属特别严寒气候条件。多年平均降水量111mm。最大冻土深度190cm，最大积雪深度23cm。工程区多年平均气温见表1。表1三个泉倒虹吸工程多年平均气

4、温(℃)三个泉倒虹吸工程进口镇墩结构尺寸设计单孔20m×11m×23.9m，双孔20m×19m×23.9m，混凝土浇筑方量约10000m3，属大体积素混凝土结构，结构剖面1见图1。镇墩地基为泥岩，干密度1.87g/cm3，弹性模量为280MPa，泊松比0.3～0.4，热膨胀系数为1.0×10-5/℃，导温系数0.0015m2/h。倒虹吸0+170.图1三个泉倒虹吸工程进口镇墩纵剖面图三个泉倒虹吸进口镇墩纵剖面图单位：米2不利因素分析影响大体积混凝土温控因素主要有混凝土绝热温升、混凝土浇筑温度、混凝土最高温度、内外温差、气温骤降

5、等，本工程中极端气候条件及气温骤降频繁是温控考虑的最主要因素。1）气温年变化大，昼夜温差大，将使大体积混凝土结构内部产生大的温度应力；2）气温骤降频繁，在混凝土表面产生很大的降温幅度与梯度，受内部约束产生拉应力。3混凝土温控方案针对工程混凝土抗冻耐久性要求高(冬季最低气温达-40℃)，并考虑施工期高峰为当年7、8月份(高温季节，气温可达40℃左右)，结合设计要求、施工条件、工期安排等因素后，提出以下控制方案：（1）混凝土原材料选择1）通过对比分析，并借鉴其它工程经验，决定采用发热量低的中低热水泥，综合考虑环境水硫酸盐侵蚀性，优

6、先考虑选择抗裂性能好的屯河牌42.5级高抗硫酸盐硅酸盐水泥，并积极与水泥供应厂商进行合作，要求调整水泥的矿物成份含量的比例（降低熟料中的C3A和C3S含量，提高C2S和C4AF含量，其中C4AF增量不超过20%），生产出低脆性、发热量低的粗磨水泥专供本工程使用。水泥品质检验结果见表2。2倒虹吸0+190.2）采用缓凝减水型外加剂。一方面可以延缓水泥水化热发生速率，便于大体积散热，降低水化热温升，延缓混凝土内部水化峰值的发生时间；另一方面可以通过减少混凝土中的用水量以降低水泥用量，进一步降低水化热温升。本工程选用缓凝型高效减水剂

7、RH-7，以降低水泥水化速率，从而降低混凝土绝热温升值。3）掺用优质粉煤灰。一方面可以利用粉煤灰水化热远低于水泥水化热的特性，显著降低胶凝材料水化热温升；另一方面也可以利用减水作用减少胶凝材料用量。本工程选用独山子牌优质I级粉煤灰。独山子粉煤灰品质检验结果见表3。4）选用合理的骨料级配并尽可能采用较大粒径的粗骨料，以减少胶凝材料用量降低水化热温升。根据砂石料生产能力及供应情况，决定选用顶山料场的三级配骨料。（2）配合比优选根据结构设计要求及工程区的特点，要求混凝土耐久性高，并具有一定的抗硫酸盐侵蚀能力，抗冻等级要高。经过专家论

8、证，提出三级配混凝土强度等级为C20、F300、抗渗W8，将粉煤灰最大掺量定为30%，强度保证率95%，概率系数1.65，标准差值δ=4.0MPa，28天施工保证抗压强度为26.6MPa，塌落度5~8cm。为了提高混凝土抗冻等级，需掺入一定量的AE引气剂，使含气量控制在4.5