严寒地区碾压混凝土坝保温效果研究与应用.pdf

表 2 坝体 碾压混凝土绝热温升试验成果 混凝土工程 温升值 ( ) 配合比 混凝土部位 编号 及设计指标 1 3 5 7 1 4 2 1 2 8 最终 拟合公式 绝热温升 1 I一1区 8 O 1 5 3 1 7 5 1 8 8 2 O 5 2 1 6 2 3 1 2 4 2 9 T一2 4 2 9 d 外部 R1 8 0 2 0 W 1 0 F 3 0 0 ( 2 0 6 + ) 碾压 2 混凝土 I 一2区 7 9 1 4 5 1 6 0 1 7 1 1 9 O 2 O 4 2 1 5 2 2 6 8 T=2 2 6 8 d R1 8 0 2 0 W 1 0 F1 0 0 ( 2 0 8 + ) 一1区 T=21 9 d 3 7 5 1 3 1 1 5 2 1 6 3 1 7 9 1 9 5 2 O 8 2 1 9 R1 8 0 2 0 W 6 F2 0 0 ( 2 2 O + ) 一2区 5 4 9 2 1 O 7 1 2 3 1 3 9 1 5 2 1 6 1 1 7 4 2 T：1 7 4 2 d 4 内部 R 1 8 0 1 5 W4 F 5 0 ( 2 8 4 +d ) 碾压 5 混凝土 一3区 5 5 9 3 1 O 8 1 2 5 1 4 1 1 5 3 1 6 3 1 7 6 1 T一1 7 6 l d R1 8 0 2 0 W 4 F5 0 ( 2 8 2 + ) 区 基础垫层混凝土 T =3 1 6 d 6 8 6 1 7 1 2 2 O 2 4 6 2 7 1 2 8 2 2 9 1 3 1 6 R2 8 2 0 W 1 0 F1 0 0 ( 2 3 7 + d) 2 永久保温及越冬层 面保 温检测成果 2 1 主坝上、下游表面永久保温 坝体上、下游面处于长期暴露状态，采用永久性保 温材料进行保温 ，形成永久性保温层 ，既可保温又可保 湿。具体方案为： 上游面：地面以上采用 聚氨酯 防渗涂层 ( 厚 2 mm) +粘贴 X P S板 ( 厚 1 0 c m)的保温防渗结构型式；地面以 下采用聚氨酯防渗涂层 ( 厚 2 n u n )+粘贴 X P S板 ( 厚 5 c m)- 4 - 回填坡积物的保温防渗结构型式。 下游面 ：采用粘贴 XP S板 ( 厚 1 0 c m)+外 涂防裂 聚 合物砂浆 ( 厚 1 1 5 c m)的保温方案。 2 0 0 6 、2 0 0 7年浇筑块上游表面及下游面均采用 1 0 c m 厚 X P S 板进行永久保温 。2 0 0 6 、2 0 0 7年上、下游表面永 久保温板粘贴方式 ：在 8月底完成以前浇筑混凝土上、 下游表面的保温板粘贴，对 9月及以后浇筑的混凝土， 浇筑完毕立即粘贴永久保温板。 2 0 0 8年对已施工 R C C主坝混凝土检查结果来看 ，所 采取的保温效果较好 ，在主河床坝段上、下游表面尚未 发 现裂 缝 。 2 2 越冬层面临时保温 入冬以前在混凝土停浇面及坝体侧面的暴露面应进 行保温越冬处理。根据仿真计算成果 ，采取 的具体方 案是 ： 坝体停浇层 面：在存储 层面上铺设一层 塑料薄膜 ( 厚 0 6 ra m) ，然后在其上面铺设两层 2 c m厚 的聚乙烯保 温被，再在上面铺设棉被，保温被总厚度不小于 2 6 c m， 最后在顶部铺设 1 层三防帆布。 坝体侧表面保护：坝体侧表面粘贴 1 0 c m厚 X P S板 +喷涂 5 c m厚聚氨酯。 上、下游面顶部 ( 腰带)保温 ：越冬面与上、下游 表面交接的 “ 拐角”处，因为存在 “ 双向散热”的问题， 在冬季温度下降快 ，进行重点加以保护。在越冬面 以下 2 6 m范围内，于上、下游面保温 的基础上再喷涂 1 5 c m 厚聚氨酯硬质泡沫。 2 3 越冬面保温被厚度确定 根据仿真计算研究成果，如果只满足越冬期间越冬 面应力不超标，则根据工地现场近几年的冬季温度变化 情况，只覆盖 2 0 c m棉被即可。但要防止极端低温出现后 浇混凝土表面出现水平裂缝，则需覆盖 2 6 c m厚棉被。 在 2 6 c m棉被的保温时，遭遇 一4 O 低温持续 1 O天 极端情况时越冬面上的应力变化情况，其计算结果为： 对越冬 面上游 “ 拐 角”处 ，遭遇 4 O 低 温前 3天 温度下降较快 ，每天分别降低 0 4 9 和 0 3 3 ，迟后的 7天低温持续过程中，混凝土温度仍继续下降，每天降低 值在 0 2 7 0 1 8 之间。从上游 “ 拐角”点在此期间的 应力变化过程来看，在历时 1 O天的低温持续过程中，混 凝土应力随着温度的下降增长较快 ，在极端低温结束时 达到最大值，但不超过 1 0 MP a 。 对二级配混 凝 土 ，在历 时 1 O天 的低温持 续 过程 中， 混凝土应力随着温度的下降增长较快，在极端低温结束 时达到最大值 ，但不超过 1 0 MP a 。 对三级 配 区域 混凝 土 ，若 在 1月 遭 遇 持续 1 O天 的 - 4 0 低温时，由于混凝土龄期仅有 2 3 个月，此时混 凝土的允许拉应力约 1 1 1 3 MP a 。而三级配区域大面 积混凝土在此期间顺水流方向水平应力最大可达到 1 2 1 3 MP a ，因此，越冬层三级配区域混凝土存在产生纵向 裂缝的风险。 2 4 越冬面保温棉被揭开时机 关于越冬顶面保温被的揭开时间，是严寒地区越冬保 温的一个比较重要的问题。仿真计算结论指出：越冬面保 温被揭开时，内表温差 ( 内外温差=混凝土温度一外界气 温)不宜过大，否则，揭开时混凝土应力增长过大，很可 3 3 水利水 电施工 2 0 1 3 第 1 期 总第 1 3 6期 能在越冬顶面产生表面裂缝。保温被的最佳揭开时机是当 外界气温高于或等于越冬顶面混凝土温度时，从而可消除 揭开时空气 “ 冷击”产生的不利影响 。如果必须在 外界气 温低于越冬面混凝土温度时揭开，则从计算结果来看，内 外温差不宜超过 3 。2 0 0 6 年具体揭开 时间根据 当年 4月 实际气温变化情况和越冬面混凝土实测温度决定的。2 0 0 6 年越冬面保温棉被逐步揭开进程见表 3 。 表 3 2 0 0 6 年越冬面保温棉被逐步揭开进程 揭开保温 揭开棉被 日期 棉被层数 的厚度 ( c m) 2 0 0 6( 2 0 0 8 )年 3 月 8日 1 2 2 0 0 6( 2 0 0 8 )年 3 月 1 7日 1 2 2 0 0 6 ( 2 0 0 8 )年 3 月 2 0日 1 2 2 0 0 6( 2 0 0 8 )年 3月 2 3日 1 2 2 0 0 6( 2 0 0 8 )年 3月 2 7日 2 4 2 0 0 6( 2 O O 8 )年 3月 2 9 El 2 4 2 0 0 6( 2 0 0 8 )年 4月 1 El 1 2 2 0 0 6( 2 O 0 8 )年 4月 3日 1 2 研究结果表明：逐步揭开保温棉被与尽早完 全揭去 保温棉被 ，对施工是有利的。为避免越冬面受到气温骤 降的冷击 ，保温被采用逐步揭开的方式 。2 0 0 8年越冬面 T m2 9 - - S 0 4 ( 8 0 1 ) 砂袋( 4 层) ( 1 O O m m) 76 45 0 0 0 3 结束语 唑 蒋 V6 35 5 00I 。 ,(7 2：23 ) X PS ( 5 ram) ( 2 ram) 板 尊 防渗 涂层 l 囊 保温被揭开进程如表 4 。 表 4 2 0 0 8 年越冬面保温棉被逐步揭开进程 揭开棉 揭开棉被 日期 备注 被层数 的厚度 ( c m) 2 0 0 8年 3月 8 El 2 2 棉被 2 0 0 8年 3月 1 7日 1 2 棉被 2 0 0 8年 3月 2 0日 1 2 棉被 2 0 0 8年 3月 2 3日 1 2 棉被 2 0 0 8年 3月 2 7日 2 4 棉被 2 0 0 8年 3月 2 9日 2 4 棉被 2 0 0 8年 4月 1日 1 2 棉被 2 0 0 8年 4月 3日 1 2 棉被 2 0 0 8 年 4月 5日 3 6 聚乙烯保温被 图 1 给出了越冬保护后温度场的实际观测成果 ： ( 1 ) 在 越冬面的坝体 “ 拐角”处温度较低 ，最低 处为 7 4 8 ，与上游保护层外侧的温差达 3 2 1 2 ，保温效果显著。 ( 2 )坝体中心处与下游混凝土表面的温差为 8 9 ， 小 于设 计允 许 内外温差 1 9 O 的规定 。 ( 3 )坝体内部温度场分布较均匀，温差变化不大。 三防帆布( 一层) I i兽 望 娄 ! 砂 袋 (4 层 ) 聚 乙 烯 保 温 被 ( 2 层 ，4 c m) l 塑料薄膜( 一层) 聚氨酯( 1 ram) T R 2 4 ( 1 7 o ) T 2 2 ( 2 1 7 )T R 2 9 ( 1 7 4 ) T 2 4 ( 2 1 0 )T R 2 - 1 4 ( 1 6 2 ) T R 2 - 3 ( 1 6 0 ) TR 2 8 ( 1 5 5 T R2 -1 3 ( 1 4 9 ) T R2 2 ( 1 3 5 ) T R2 7 ( 1 7 4 ) T R2 - 1 2 ( 1 2 9 ) 聚合物砂浆( 1 0 l S m m) 而 一 T R2 -1 ( 1 0 5 ) T R2 6 T R 2 -1 1 ( 1 O - 3 ) 图 1 2 9号坝段 2 0 0 7 年 2月 2 6日坝体及表 面温度 分布示意 图 ( 日均 气温 一2 4 6 4 ) 放的环境，从而有效预防了表面裂缝的产生。 针对新疆某工程的地理情况，进行 了碾压混凝土永 久面与越冬临时保温的研究成果，由此可 以得 出以下几 点结论： ( 1 )坝体内部温度场分布较均匀 ，温差变化不大。 ( 2 )坝体混凝土表面的温度为 7 以上 ，小于设计允 许内外温差的规定 ，使混凝土温度应力呈现均匀缓慢释 3 4 ( 3 )坝体在采取了以上的保温方案后成功抵御了气温 骤降对混凝土冲击产生约束应力的危害。 ( 4 )越冬层面混凝土的温度保持在 7 以上，有利于 降低第 2年新浇混凝土与老混凝土之间的上下层温差， 削减了下层混凝土对新浇混凝土的约束应力 ，极大地降 低了产生水平裂缝的风险。 ( 5 )在严寒地区所采用的这些永久保温和越冬层面保 温是非常合适的。 镐 叫 吆5 泌卜 一 一 一 一 一 口 ： I 一