混凝土双曲拱坝温度的控制.pdf
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1、第3 1卷 第6期 2 0 0 9年 6月 华 电裁 刁 = Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo I 3l No 6 J u n 2 0 0 9 混凝土双 曲拱坝温度 的控 制 Te mp e r a t u r e c o n t r o l f o r c o n c r e t e h y p e r b o l i c a r c h d a m 黄超 HUANG Ch a o ( 四川华 电木里河水电开发有 限公司 , 四川 西 昌6 1 0 0 1 6 ) ( S i e h u a n H u a d i a n Mu l i R i v e r
2、 H y d r o p o w e r D e v e l o p me n t C o r p o r a t i o n L i m i t e d , X i c h a n g 6 1 0 0 1 6 , C h i n a ) 摘要 : 混凝土施工期温度控制是混凝土拱 坝防裂的关键技术 。藤子 沟拱坝 混凝 土粗细骨料均 为长石石英 砂岩, 对混凝土热学性能不利, 温控防裂难度大, 针对该特定情况采取了一系列温控防裂措施, 有效地预防了 坝体裂缝。 关键词 : 混凝土施_y - ; 温度控 制; 拱 坝; 砂岩 ; 防裂 中图分类号 : T u 5 2 8 文献标 志码 : B 文
3、章编号 : 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 0 9 ) 0 6 0 0 1 8 0 6 Abs t r a c t : Th e t e mp e r a t u r e c o n t r o l o f c o nc r e t e i n c o n s t ru c t i o n p e r i o d i s k e y t e c h n o l o g y f o r a n t i c r a c ki n g o f c o n c r e t e a r c h d a mTh e c o a r s e a g g r e g a t e a n d fin
4、e a g g r e g a t e o f t h e c o n c r e t e u s e d i n Te ng z i g o u a r c h d a m a r e a l l c o ns i s t e d o f f e l ds p a r a n d q u a r t z s a n d s t o n e,wh i c h i s n o t us e f u l f o r h e a t pr o p e r t y o f c o n c r e t e,a n d t hi s l e a ds t he c r a c k c o n t r o
5、l b y t e mp e r a t ur e c o n t r o l i s o f g r e a t di ffic ul t yAi mi n g a t t h i s s p e c i a l s i t ua t i o n,a s e r i e s o f a n t i c r a c ki n g me a s u r e s b y t e m pe r a t u r e c o n t r o l wa s a d o p t e d,a n d c r a c k o f d a m b o d y wa s p r e v e n t e d e f
6、f e c t i v e l y Ke y wo r d s: c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n;t e mpe r a t u r e c o n t r o l ;a r c h d a m;s a n d s t o n e;c r a c k c o n t r o l 1 工程概况 藤子沟水 电站工程位于重庆市石柱县境 内龙河 上游河段 , 是龙河梯级开发的龙头水库 , 该工程 以发 电为主, 兼顾水产养殖等。工程由挡水建筑物 、 泄洪 消能建筑物 、 引水系统和厂区系统组成。电站最大 坝高 1 2 4m, 总装机容量 7 0 M W,
7、 正常库容 1 8 6亿 m 。该工程大坝和泄洪建筑物为 2级 , 引水发电系 统建筑物为 3级。 藤子沟电站大坝为混凝土双曲拱坝( 如图 1所 示 ) , 坝顶高程 7 7 7 m, 最低建基面高程 6 5 3 m。大坝 体形采用椭圆形双曲线 , 顶拱 中心角 9 0 3 4 7 。 , 拱冠 梁底宽 2 0 O 1 m, 厚高 比 0 1 7 1 , 坝顶最小宽度 5 0 m, 最大坝高 1 2 4 m, 坝顶长 3 3 9 4 7 5 m。大坝共分为 1 7个坝段 , 其中 2 7 、 l 2 1 8坝段分别为右 、 左 岸挡水坝段( 1坝段被优化去) , 8 1 1坝段为表 收稿 13
8、期 : 2 0 0 9一 O 1 0 9 孔溢流坝段。大坝混凝土总量 3 9万 m , 混凝土强 度等级 主要 为 C 2 0 , C 2 5 , 级 配 主要 为 四级 配、 三 级 配 。 大坝混凝 土主要采用 2台 2 0 t 辐射式缆机人 仓 , 于2 0 0 3年 3月开始浇筑 , 2 0 0 5年6月浇筑完成 , 历时 2 8个月 , 平均月浇筑量 1 4万 m , 坝体上升速 度 4 4 m 月 ; 月最大浇筑量 2 5万 m 。 , 坝体最大上 升速度 8 m 月。拱坝各月浇筑情况见表 1 。 根据国内外 的施工情况看 , 很多混凝土坝都会 出现不同程度的温度裂缝。温度裂缝特别
9、是深层裂 缝将严重影响到坝体 的整体性和稳定性 , 直接威胁 到坝体的运行安全, 故必须采取严格的温度控制措 施防止表面裂缝 , 杜绝深层裂缝 。在藤子沟拱坝 中, 根据当地气候特点和混凝土各方面性能特点 , 采取 了相应的温度控制措施 , 取得了较好的效果。 2 温度控 制标准 基 础温差控制标准见表 2 , 混凝土内部最高允 第 6期 黄超 : 混凝土双曲拱坝温度的控制 1 9 孔 j 一 7 4 3 廊 道 一 7 2 3 -洞 f l 7 03 廊 道 f 6 7 1 平洞 、 弋 一 一 底孔 6 7 1 平洞 基础 蘼 图 1 藤子沟拱坝平面、 立面图 表 1 各 月混凝 土浇筑量
10、 许温 度见 表 3 。上 、 下浇 筑层 温差 允许 值 为 1 7 2 0 , 对上层混凝土短间歇均匀上升的浇筑高度大 于 0 5 L时 , 按高限控制 ; 浇筑块侧面长期暴露 、 上层 混凝土高度小于 0 5 L或非均匀上升时 , 温差按低限 控制。 表 2 基础允许温 差控 制标 准 控制 高度 允许温差 OO 2 , J 0 2o 4 L 2l 2 4 注: 为混凝土浇筑块长边尺寸。 3 基本 资料 3 1 气象、 水温资料 坝址区域属亚热带湿润气候, 具有春雨 、 伏旱 、 秋雨绵绵和冬干 的特点。多年平均降雨量 为 1 2 5 8 IT I I T I ; 多年平均 日照数为 1
11、 2 3 0 h ; 多年平均相对湿度 为 7 9 ; 多年平均蒸发量为 1 1 7 5 m m; 多年平均风速 为 0 8 m s , 最 大 风 速 为 1 2 m s , 风 向 西 北 西 ( WN W) ; 多 年平 均 气 温 为 1 6 4 c = , 最 高气 温 为 4 0 2 , 最 低 气 温 为 一 4 7 q C; 多 年 平 均 水 温 为 1 5 9 c c。多年平均水温 、 气温情况见表 4 。 表3 坝体混凝土允许最高温度 2 0 华 电技 术 第 3 1卷 3 2混凝土原材 料 ( 1 ) 水泥。该工程选用的是重庆地维水泥有限 公司生产 的“ 地维” 5 2
12、 5中热硅酸盐水泥 , 水 泥中 M g O的质量分数约为 4 , 使水泥有一定微膨胀性 , 利用其所具有的延迟微膨胀性作用补偿混凝土由于 降温而引起的收缩变形 , 对防止混凝土温度裂缝有 较好的效果。“ 地维” 5 2 5中热硅酸盐水泥的物理 性能见表 5 。 ( 2 ) 粉煤 灰。采 用重庆 珞璜 电厂生 产 的粉煤 灰 , 检验结果显示除细度为 1 6 超过 I 级灰外 , 其 他各项指标均满足 I 级灰的国家标准要求, 表明珞 璜 级粉煤灰品质优良。其物理性能见表 6 。 表 4 坝址 多年平均气温、 水温情况统计 表 5 地维 中热 5 2 5水泥物理性能 表 6 粉煤灰物理性能 (
13、 3 ) 骨料。采用约距坝址 3 k m处玉家山料场的 长石石英砂岩骨料。骨料线膨胀系数偏大, 对施工 期温度控制不利 , 且在混凝土相同强度情况下 , 砂岩 骨料水泥用量比灰岩骨料多用 l 21 5 k g , 亦加大 了 温度控制难度。 3 3 混凝土 力学及 热学性 能 混凝 土的抗压强度和极 限压缩变形值一般较 高 , 但其抗拉强度和极 限拉伸值相对较低。混凝土 产生裂缝, 绝大多数是因为温度应力超过混凝土 自 身抗拉应力, 或应变超过混凝土极限拉伸值引起的。 该工程采用地维 5 2 5中热硅酸盐水泥 、 珞璜 级粉 煤灰及长石石英砂岩骨料等为原材料, 通过混凝土 力学试验 , 选 出
14、了最优配合 比, 其力学性能见表 7 , 主要热学性能见表 8 。 4 混凝土 出机 口温度、 浇筑温度确定 根据混凝土温度控制标准 、 气温及混凝土热学 性能, 计算出在各个时段下混凝土的出机 口温度及 浇筑温度 , 以便在施工过程中制定 出相应 的混凝土 预冷方案。 混凝 土 浇筑温度 t 。 =t 一 t h, 式中: t 为混凝土浇筑温度; t 为混凝土允许最 高 温度, 见表 3 ; t 为混凝土绝热温升, 见表 8 ; 为不 同浇筑层厚与混凝 土绝热温升关系值 , 1 5 m层厚 取 0 3 8 , 3 m层 厚取 0 6 3 。 混凝土出机 口温度 t 。=t 一( t 一t 。
15、 ) ( 0 l+0 2+0 3 +0 ) , 式中: t 。为混凝土出机 口温度; t 为气温 , 见表 4 ; 0 为温度损失系数 , 装卸时, 每次 0= 0 0 3 2 ; 运输浇筑 时 , 0 = 0 O 0 3 m i n 。 各月混凝土浇筑温度 、 出机 口温度计算结果见 表 9 表 7 混凝土主要力学性能 第 6期 黄超 : 混凝 土双 曲拱 坝 温度 的控 制 2 1 表 9 各 月混凝 土浇筑温度 、 出机 口温度计算 结果 注 : 1 基础约束区按 l 52 层厚计算 , 其余按 3m层厚计算 ; 2 混凝土装卸转运计 3次 , 混凝土从 出机到完成覆盖按 9 0mi n
16、计 ; 3 考虑到气温的不均匀性 , 取 月平均气 温加 5 计算 , 以便制定 出当月混凝土预冷方案 。 5混凝土分层 混凝土分层厚度 的大小和表面散热 、 降低水化 热温升和缩小上 、 下层 混凝 土温差有显著的因果关 系 , 分层原则是尽量避 免基础或老混凝土对新 浇混 凝土产生过大的约束 , 以防止温度应力过大而产生 裂缝。大坝混凝土主要按 1 5 m和 3 0 Il l 2个厚度 分层 , 在基础约束区 0 4 L范 围内按 1 5 m分层 , 短 间歇薄层均匀 上升 , 非基础 约束 区按 3 0 m分 层。 非基础约束 区内混凝土龄期超过 2 8 d的视为老混 凝土 , 之上先浇
17、筑 2个 1 5 m厚薄层 , 再按 3 0 m层 厚浇筑 。 2 0 0 4年度由于两岸坡坝段混凝 土滞后较多 , 形 成 了中问坝段高、 两边坝段低的局面, 其 中很重要 的 原 因就是 : 岸坡坝段基础约束区范围大 , 采用薄层浇 筑 的仓号相应多, 故而上升速度慢。为了加快两岸 坡坝段上升速度 , 经专家咨询后最终决定 : 岸坡坝段 在高温季节 ( 6月一8月) 均按 1 5 i n层厚浇筑 ; 在非 高温季节先浇筑 2个 1 5 1 T I 薄层 , 之后按3 0 m浇 筑 , 并加密布设冷却水管 , 加强通水冷却 。 6 温度控 制措施 6 1降低 水 泥用量 通过优化混凝土配合
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