水电站混凝土施工温控
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虽然中小型水电站主体混凝土设计强度等级小于大型或特大型水电站的强度等级,但低强度的混凝土单位水泥用量自然较高强度的混凝土低,其相应的混凝土前期抗拉强度或设计抗拉强度必然也低,因此中小型水电站同大型水电站一样,存在温度裂缝的可能性,同时,由于中小型水电站没有水冷却等重要温控手段,从某种程度上讲,中小型水电站温度裂缝比大型水电站的危害性更大。因此,中小型水电站大体积混凝土施工中,为了防止温度裂缝的出现或者把裂缝控制在某一界限内,就必须进行温度控制。
2丙村水电站温控措施
混凝土温度控制主要包括两方面内容:一是为了防止表面裂缝而控制内外温差和表面温度陡降;二是为了防止结构内部出现裂缝或贯穿裂缝而控制内部温差。根据以往浇筑大体积混凝土的经验,为了防止出现有害裂缝,丙村水电站在大体积混凝土(如厂房尾水段混凝土块,长20.98m,宽20m,分层厚2.0m)施工中采取了以下措施:a)混凝土中掺人一定数量的矿物质掺合料,以减少水泥用量,降低水化热;b)控制混凝土的人仓温度,降低最高温升;c)掺人高效缓凝减水剂,一则提高混凝土性能;二则减少水泥需水量,从而减少水泥用量,降低水化热;d)合理的施工措施,如分层厚度的控制,原材料的温控等。
2.1双掺技术的运用
2.1.1掺合料丙村水电站采用的掺合料为nI级粉煤灰,主要用于替代部分水泥和砂子。梅县火力发电厂的粉煤灰含活性5102、A120厂5%以上,具有良好的火山灰活性,其与水泥水化反应放出的Ca(0H):反应,生成C一S一H凝胶,一部分沉淀在粉煤灰颗粒表面,一部分填充在水泥水化生成物Ca(0H):粗晶体与C一S一H凝胶间的粗孔中,从而实现了“孔的细化”。伴随混凝土龄期和火山灰反应的增加,粉煤灰颗粒与周围水化物的界面粘接强度增长,大大提高了混凝土的后期强度。同时,粉煤灰延缓了水泥的水化速度,对降低混凝土水化热,控制混凝土内外温差又是十分有利的。水电站建设周期一般较长,利用其后期强度是十分合理的。丙村水电站附近砂源为细度均在3.1一3.7之间的粗砂,由于大体积混凝土采用三级配施工,为改善混凝土的和易性,采用了粉煤灰“超量取代法”,在掺粉煤灰混凝土配合比设计中,以基准混凝土的配合比为基础,按等强度、等稠度的原则,用超量取代法进行调整;在粉煤灰总掺人量中,部分取代等体积的水泥,超量部分粉煤灰取代等体积的砂。丙村水电站粉煤灰取代水泥最大限度量为35%,粉煤灰超量系数为1.5,丙村水电站夏季三级配混凝土粉煤灰掺量见表1。
2.1.2外加剂采用广州海力新材料有限公司生产的GCLI一3F高效缓凝型减水剂,在保持水胶比不变时,可以减少水泥用量;推迟水泥水化进程和水化峰值出现的时间,以提高混凝土的抗裂能力。利用减水剂的吸附一分散、润滑及湿润作用,提高混凝土的和易性,丙村水电站减水剂进货时为粉剂,施工时按1:4兑水,三级配混凝土减水剂掺量见表2。
2.2施工控制措施
2.2.1控制混凝土浇筑温度混凝土的水化温升,与混凝土浇筑温度关系非常密切。浇筑温度太高,必然导致混凝土最高水化温升增大和混凝土内外温升过大,从而引起温度裂缝。控制混凝土的浇筑温度,主要是通过控制混凝土人仓温度和采取合理的浇筑工艺来实现。丙村水电站主要采取以下措施来控制混凝土的浇筑温度。控制混凝土人仓温度,包括控制混凝土搅拌前的原材料温度、混凝土搅拌过程中的温度、混凝土运输过程中的温度。a)混凝土搅拌前,将原材料堆放于阴凉处,避免日光暴晒,砂、碎石料仓利用造雾机制造水雾喷洒降温小气候;散装水泥罐、散装粉煤灰罐罐顶处用花洒水管降温。b)搅拌台及输送原材料的主要线路搭设凉栩,避免日光暴晒和防雨。c)对不可避免日光暴晒的混凝土运输车及卧罐采用不间断喷水雾降温。d)根据混凝土施工部位的变动,灵活调整对罐平台,减少混凝土运输时间,从而减少混凝土被日光暴晒的时间。
2.2.2采用科学浇筑工艺大体积混凝土浇筑必须保证两层混凝土之间不出现施工冷缝。施工时根据仓面的大小和浇筑强度灵活采用台阶浇筑法或通仓浇筑法,混凝土每层厚度400mm,每层覆盖最大时间差根据混凝土初凝时间设定,丙村电站混凝土施工每循环按2.5h控制,即在第一层混凝土浇筑后2.5h以内,需有第二层混凝土搜盖。某些仓面受预埋件及钢筋影响,卧罐口与混凝土浇筑层间距较大,丙村电站采用卧罐口绑扎胶质套管的方法,胶质套管下端端口离浇筑面的距离小于1.5m;由于混凝土浇筑是连续进行的,在做好仓面排水的同时,还要采取必要防雨措施。
3结语
a)水电站大体积混凝土施工由于水泥水化热引起混凝土温度剧烈变化极易产生温度裂缝,因此保证大体积混凝土施工质量的关键是防止或者减少温度裂缝。b)采用双掺技术是保证大体积混凝土施工质量的关键之一。通过掺加一定数量的粉煤灰和高效减水剂,可以实现在保证设计要求的前提下,尽可能降低水泥的水化热,并且可以改善混凝土的性能。丙村电站工程采用的配合比是经济实用的。c)严密的施工组织和管理措施,同样是保证大体积混凝土施工质量非常重要的环节。d)丙村水电站大体积混凝土施工一年后,未发现水泥水化热引起混凝土温度剧烈变化而产生温度裂缝,表明其温控效益良好。
作者：张元海凌春海单位：省水电二局股份有限公司中水珠江设计公司
