水利工程中双曲拱坝大体积混凝土施工及优化_庞书起.pdf
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1、江西建材工程技术与管理2032023年1 月作者简介:庞书起(1972-),男,山东东明人,本科,工程师,主要研究方向为水利工程。0 引言环境温度是影响大体积混凝土施工质量的重要因素。在施工期间若环境温度过高,混凝土内外部将会出现明显温差,形成温度应力,最终因为内外温差过大出现裂缝现象。为解决这一问题,本文着重分析了混凝土温度应力的影响因素并提出多种应对措施1。1 大体积混凝土结构病害因素分析1.1 混凝土水化热与绝热温升水泥和粉煤灰等胶凝材料水化期间会产生大量热量,使混凝土温度发生变化。随着时间的推移,水化热会随着胶凝材料的增多而增大。同时,水化热的变化还与温度有关,主要表现为温度与水泥水化
2、反应成正比。混凝土绝热温升是指,在混凝土不与外界环境进行热交换的情况下,水泥发生完全水化,混凝土将释放的热量转化为温度。1.2 混凝土周围介质因素空气升温或降温都会使混凝土温度发生变化。混凝土的入模温度会受到气温变化的影响,过高或过低的入模温度会改变混凝土温度应力。如温度过高时,混凝土产生的热量不易挥发,当温度过低时又会导致混凝土内外产生较大温差,增加温度应力,导致混凝土出现开裂现象2。从实际施工角度看,混凝土内部湿度通常高于施工环境的湿度。混凝土内部湿度会随着混凝土硬化程度的不断增加而趋于稳定。较高的环境湿度能够有效减少混凝土的压应力,而较低的环境湿度会显著提升混凝土出现裂缝的几率。1.3
3、施工设计影响混凝土配合比是制备混凝土的先决条件,设计期间需要在满足抗压强度的前提下结合实际施工情况灵活调整。例如,倘若混凝土需要做防渗或抗冻处理,则需要选择其他原材料满足实际施工需求。配置混凝土时,水灰比以及混合材料的掺入量都会影响混凝土水化热。使用膨胀剂以及减水剂会改善混凝土和易性。混凝土配合比具有一定的安全系数,倘若超过安全系数,则会造成混凝土强度损失。搅拌以及运输也会影响混凝土的入模温度3。2 大体积混凝土施工优化2.1 工程概况某双曲拱坝工程,双曲拱坝高度105.3m,其中大坝轴线长度280m,设置16个坝段,坝顶厚度为4.4m,坝底厚度为20m。该混凝土大坝采用多卡悬臂模板进行施工作
4、业,保证混凝土施工表面平整光滑,廊道拱顶采用混凝土预制模板,坝体廊道应用了组合钢模板。根据 GB 50496-2009大体积混凝土施工规范4规定,该大坝符合大体积混凝土施工要求。从应用角度看,该工程基础体量较大且截面形式较为复杂,各项施工环节因应力集中处较多,容易在后续施工以及养护阶段出现温度应力而造成混凝土开裂,导致工程整体出现安全隐患。因此,本工程采取多元化措施进行温度分析及裂缝防控。2.2 完善施工设计及支模控制施工人员需要从施工设计角度出发,通过数值模拟分析施工期间可能出现的混凝土裂缝情况,以此完善原有施工设计方案,形成系统性的施工操作流程。为进一步避免裂缝现象,还需要优化混凝土配筋并
5、落实配筋加固措施。支撑模具是混凝土浇筑的重要组成部分,施工人员要选择散热效果较好的混凝土模板,才能够有效降低混凝土内外温差,避免出现开裂现象。水利工程中双曲拱坝大体积混凝土施工及优化庞书起东明县水务局,山东 菏泽 274500摘 要:文中以某大坝基础施工工程为例,介绍了影响大体积混凝土温度应力的因素,利用有限元软件分析了混凝土基础温度场变化情况,并制定了一系列裂缝防治措施。关键词:水利工程;大体积混凝土;优化措施中图分类号:TV41 文献标志码:B文章编号:1006-2890(2023)01-0203-03Construction and Optimization of Large-volum
6、e Concrete in Double-curved Arch Dams in Water Conservancy ProjectsPang ShuqiDongming County Water Bureau,Heze,Shandong 274500Abstract:Taking a dam foundation construction project as an example,this paper introduces the influencing factors of temperature stress of mass concrete,analyzes the temperat
7、ure field variation of concrete foundation with finite element software,and formulates a series of crack prevention and control measures.Key words:Hydraulic engineering;Mass concrete;Measures of optimization江西建材工程技术与管理2042023年1 月2.3 优化混凝土配合比混凝土配合比能够影响混凝土水化热以及内外温差,在设计期间需要从以下几个方面进行质量控制:(1)施工人员需要在材料进场前
8、,对混凝土进行强度和坍落度测试,确保获得性能最优的混凝土配合比。(2)在骨料中增加粉煤灰等减水剂。(3)需要确定水与粘合剂之间的比例。(4)需要结合实际情况,适当降低水灰比,确保水灰比小于0.6。如果施工材料中的粗骨料为二级,粒径需在150mm以下,泥浆含量1%,具体如表1 所示。表1 混凝土配合比水水泥砂石矿渣粉 粉煤灰 外加剂总计用量/(kg/m3)1582547581020424035.72307.7重量配比0.060.130.310.450.020.020.0112.4 温度分析及温度应力控制为科学合理地控制温度应力,施工人员需要开展温度分析,利用有限元软件对水化热进行分析计算。但从实
9、际应用角度来看,依托软件计算得出的混凝土温度变化和温控措施是在理想状态下进行的,而混凝土会受到施工环境的影响,致使温度场变化过程与理想状态有所偏差,因此,需要制定温度监测方案,实时监控混凝土温度变化的全过程。大体积混凝土温度测控技术规范文件要求提出,施工人员需要对混凝土入模温度、气温温度场以及降温速率进行实时监控。实际应用期间需要做好准备工作,大体积混凝土温度检测仪器通常为数据采集器、温度传感器等基于物联网技术的精密仪器,要遵循经济性原则,在满足监控需求下选择价格更低的仪器。施工人员需要将温度传感器与导线连接到检测仪器中,测温精度为0.1,量程为-50135。结合施工现场布置57个测温点,合理
10、安排导线长度和测温记录仪安装位置5。混凝土浇筑不同时期,需要落实不同的温度监测策略。混凝土浇筑初期,因水化反应较为剧烈,温度变化较大,因此,需要每隔2h采集一次数据。当混凝土浇筑一周后,则需要每24h采集一次数据。采集数据期间,要同步监测施工环境温湿度以及风速变化等情况。当施工现场出现大风或气温骤降等天气条件时,需要采取保温措施,确保混凝土浇筑完毕后抗压强度不低于标准值的30%,保温措施主要包括加热法、暖棚法等等。本工程应用的保温措施以暖棚保温和暖风机供热为主,暖棚结构参数如表2所示。表2 暖棚结构参数结构项目数值暖棚表面积/m22658暖棚外温度/-10散热系数1.8暖棚体积/m37600暖
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