浅谈刘家道口节制闸工程混凝土内部温度控制措施.pdf

施工技术 浅谈刘家道口 节制闸工程混凝土内部温度控制措施 王仁 槐 ( 中国水电建设集团第十五工程局第三工程公司 陕西 成阳 7 1 2 0 0 0 ) 摘 要 本文主要介绍了刘家道口枢纽工程刘家道口节制闸工程施工中混凝土内部温度控制措施，与同行 交流 。 关键词混凝土； 温度控制； 内部温升； 降温速度 ’ 中图分类号： r v 3 1 5 文献标识码 ： B 1工 程概 况 刘家道口 枢纽工程位于山东省临沂市境内， 是沂沭泗河洪 水东调南下工程 5 0年一遇建设标准的主要工程内容 ，是实施 沂沭河洪水东调人海， 腾空骆马湖库容接纳南四湖洪水的关键 工程。刘家道口枢纽的主要任务是调控、 拦蓄沂河上游来水 ， 在 大官庄枢纽工程的配合下 ， 使沂沭河中上游供水的 6 0 ％一 8 0 ％ 经新沐河东调入海 ， 较大程度腾出骆马湖的防洪库容以增加接 纳南四湖洪水的能力。 刘家道口节制闸是刘家道口枢纽工程的主要建筑物， 设计 流量 1 2 0 0 0 m ％， 校核流量 1 4 0 0 0 m3 ／ s 。 为开敞式钢筋砼大小底板 结构 ， 主要由闸上翼墙、 铺盖、 闸室、 消力池、 护坦、 海漫以及防 冲槽和下游两岸翼墙及护坡等组成。其中， 闸室段由大小底板 和墩墙组成 ， 大底板长 2 7 ． 5 m， 宽 l O m， 厚度为 2 ．5 m， 墩墙厚 2 m， 长为 2 6 ． 5 m， 高为 1 3 ． 3 m。闸底板高程 5 2 ． 3 6 m， 闸门下设高 0 ． 5 m的小堰 ， 堰顶高程 5 2 ． 8 6 m ， 闸前设计蓄水位近期 5 9 ． 5 m， 远 期 6 0 ． O m 。共 3 6 孔 ， 中墩厚 2 ． O m ， 单孔净宽 1 6 ． O m ， 闸室总净宽 5 7 6 m， 闸室顺水流方向的长度 2 7 ．5 0 m， 闸室垂直水流方向总长 度 6 4 6 ． 0 m。 刘家道 口节制闸工程地处鲁东南， 属温带大陆性季风气候 区， 大陆性气候显著， 雨热同期， 四季变化明显。冬季干冷多风， 夏季雨水集中。多年平均气温 1 3 ． 2 ℃， 月平均气温 7月份最高 为 2 6 ~ C ， 1 月份最低气温为 一 1 ． 7 ℃， 极端最高气温 4 2 ℃， 极端最 低气温 一 2 4 ． 9 o C ， 无霜期 1 8 0 天 ～1 9 5 天。降水量年内分配很不 均匀 ，枯季少雨，汛期降水集中， 6 月 ～ 9 月降水量 占全年的 7 3 ％左右 ，形成春旱、夏涝、秋后又旱的局面。多年平均风速 2 ． 6 m ／ s ， 最大风速 2 4 m ／ s ， 最多风向为 N E 。 刘家道口节制闸工程混凝土施工主要以大体积混凝土为 主， 最大单元混凝土体积为 8 7 5 m3 。由于混凝土体积大、 标号高 ( 大小地板为 C 2 5 ， 墩墙 c 3 0 ) ， 混凝土水化热大， 混凝土内部温 度高。在混凝土施工过程中尽量降低混凝土内部温度， 防止混 凝土内外温差过大而产生温度裂缝， 影响混凝土质量。 2最大绝热升温计算 以闸墩 C 3 0混凝土配合比为例计算混凝土内部最大绝热 升温。根据资料混凝土最大绝热升温计算公式为： T h = ( Mc + k F ) Q ／ C p 式中， ——混凝土最大绝热升温( ℃) ； Mc ——为混凝土中水泥用量 k g ／ m ， 此处为 2 7 3 k g ／ m ； F 一为混凝土中活性掺和料用量， 此处为4 8 k 咖 ， ； K 一为掺和料折减系数， 粉煤灰取0 ． 2 5 ～0 ． 3 0 ， 计算取 0 ．3 ； 为水泥 2 8天水化热。此处查资料为 3 7 5 k J ／ k g ； c ——为混凝土比热 ， 取 0 ． 9 7 k J ／ ( k g K ) ； P ——为混凝土密度， 取 2 4 0 0 k g ／ m ； 计算时， 闸底板混凝土配合比见表 1 ， 表 1 闸墩混凝土配合比表 混凝土 水灰比 级配 最大粒径 水泥 粉煤灰 砂子 石子 水 标号 ( m m) ( k g ) ( k g ) ( k g ) ( 1 【 ( k g ) C 3 0 O ． 5 O 二级配 4 0 2 7 3 4 8 6 6 l 1 2 8 3 1 3 6 计算得出闸墩 C 3 0混凝土最大绝热升温 T h = 4 6 ． 2 9 5 ℃。 3混凝土中心温度计算 { T 1 ( t ) = T J + 1 1 1 ∈( I ) 式中， T l f l 一期混凝土中心计算温度( ℃) ； T J ——混凝土浇筑温度( o C) ， 取 5 ．2 o C； ( c ) 一降温系数取 0 ． 6 。 计 算 得 出闸墩 C 3 0混 凝 土 t期 混凝 土 中心 温 度 为 3 5 ． 9 7 7 ℃ 4混凝土内部温度控制措施 刘家道口节制闸工程是水利部重点工程之一， 其中混凝土 的工程量约为 2 1 万 m ， 。主体单元工程混凝土的体积分别为 1 0 m 2 7 ． 5 m 2 ． 5 m的 C 2 5 混凝土，以及体积为 2 m x 2 6 ． 5 m 1 3 ． 3 m的 C 3 0混凝土， 即大底板和闸墩 ， 均属于大体积混凝土施 工。由于此工程大体积混凝土施工较多， 且混凝土标号较高 ， 出 于对工程质量的考虑， 决定对此工程中使用温度控制措施—— 对大底板和闸墩大体积混凝土内部通冷却水进行内部冷却， 并 在内部埋设温度传感器追踪观测温度。 4 ． 1 通水管道的布置 4 ． 1 ． 1 底板水管的布置 底板采用内径为 2 8 m m， 外径为 3 2 m m， 壁厚为 2 m m的薄壁 铁质水管( 冷却水管的薄壁加强了热交换能力， 对降低温度的 效果相对明显) 。两排水管的间距为 l m共 8 排 ， 距大底板上下 面各 1 ． 5 m， 距上下游 1 ． 5 m 。两根管的连接、 排与排的连接都用 黑色耐高压橡胶管用铁丝绑扎。 4 ． 1 ． 2 墩身水管的布置 由于墩身混凝土的标号较高， 水化热较大 ， 对墩身的水管 的管径加大， 排距加密。管径采用内径为 3 8 ra m， 外径为 4 2 mm， 陕西水利 2 12 1 1 1年科技专刊 对陕北干旱地区水库除险加固中 水土保持工作的建议 万志强 ( 榆林市榆 阳区防汛抗旱指挥部 办公 室 陕西 榆林7 1 9 0 0 0 ) 摘 要 水库除险加固施工中将产生一定规模的弃土、 弃渣， 不仅破坏原有区域的水土平衡， 还会造成局 部地表植被及土地结皮层的破坏， 若不采取有效的处理防护措施 ， 还将为区域内水蚀， 风蚀的提 供场所。文中结合具体的工程实例， 分析了水库除险加固过程中所应该采取的水土保持措施。 关键词水库； 除险加固； 水土保持 中图分类号： S1 5 7 ． 2 文献标识码： B 榆林市位于陕西北部， 地处毛乌素沙漠与黄土丘陵沟壑区 的交汇带上， 地域生态脆弱， 是全国严重的水土流失区， 也是黄 河泥沙， 特别是黄河粗砂的主要来源地。目前 ， 随着区域内水库 除险加固工程紧锣密鼓地进行 ， 除险加固施工可能对水土流失 的加剧也 日益凸显 ， 不得不重视 。 1水土现状及主要原因分析 区域常年盛行西北风 ， 历年最大风速 1 4 m ／ s ， 全年 6级以上 大风 日数多达 1 2天， 对作物危害极大。项 目区地表土质松散 ， 土壤为砂壤土、 粉土， 在大风天气下， 易随风扬起 ， 产生风蚀。多 壁厚为 2 ram的薄壁铁质水管。由于排距加密使冷却水管的路 径变长 ， 冷却水在同等条件下在水管的运行时间变长 ， 这不利 于降低混凝土内部温度 ， 故此墩身的冷却水管变为上下两组。 第一组 8 排 ， 第二组 6排。第一组从大地板面 1 ． 7 m高出开始排 列， 每排间距 0 ． 5 m ， 管端头距上下游分别为 1 ． 3 m和 1 ． 8 m。第二 组从第一组第 8 排向上 0 ．5 m初开始排列直到排完为止，每排 间距 0 ． 5 m， 管端头距上下游分别为 1 ． 3 m和 1 ． 8 m。第一组第二 组都布置在闸墩的轴线上， 即距闸墩两侧各为 l m。管与管、 排 与排得联结方式与大底板相同。 4 ． 2 通水 为保证施工的顺利进行和工程质量 ，在混凝土浇筑前对 冷却水管试压( 冷却水为洁净的河水 ) ， 试验压力为正常压力 的 2 0 ％， 或流量的 2 0 ％。 在混凝土浇筑时当混凝土浇筑温度高 于或等于冷却水温时 ， 遵循 先通水 ， 后浇混凝土” 的原则 ； 当 混凝土浇筑温度低于冷却水温时， 遵循“ 先浇混凝土 ， 后通水” 的原则 。 底板通水历时 5天， 在前 2天的温升阶段内每 8小时改变 一 次水流方向， 在第 3天内每半天改变一次水流方向， 在第 4～ 5天内每一天改变一次水流方向， 流量为 2— 2 ． 4 4 。水管进出口 温差控制在 7 ℃以内。 墩身通水历时 5天。在混凝土浇筑后前 2天的温升时段 内， 水管满流量运行， 流速取为 1 ． 0 ， 流量为 4 ． 5 3 ； 在第 3 天内 流速减半， 为 0 ． 5 ， 流量为 2 ． 2 7 ； 在 4～ 5天内流速减为 0 ． 3 ， 流 量为 1 ． 3 6 。水管的换向方法同底板 ，水管进出口温差控制在 7 ℃以内。 ． 4 _ 3 温度传感器的埋设与观察 在混凝土浇筑前在指定的地方( 即混凝土中 tl , 位置) 埋设 温度传感器 ， 对其进行观测。主要观测的数据有温度传感器的 温度 ， 冷却水进出口的温度 、 混凝土浇筑温度。其中， 温度传感 器的温度和冷却水进出口的温度为同时对等观测 ， 即每观测一 次温度传感器的温度时就观测一次冷却水进出口的温度， 混凝 土浇筑温度为不定时观测每天不少于 3次。 混凝土早龄期密集观测， 后面逐步降低观测频率， 比如： 龄 期第 1 天 一2天温变剧烈， 每 2小时观测一次； 龄期第 3天 ～5 天是主要降温阶段， 每 4小时观测一次； 第 5天 ～1 0天每 6小 时一次； 第 1 0 天以后每 l 2小时观测一次。拆模期间温变剧烈 ， 每 4小时观测一次。一个月后每 3天观测一次 ， 两个月以后每 周观测 一次。 4 ．4数据分析 根据 1 6号闸墩的观测数据分析， 1 6号闸墩在混凝土浇筑 3 天后( 7 O 个小时) 达到最高温升 2 7 ． 9 ~ C 。当时的浇筑温度为 5 ．2 ~ C ， 当时的平均气温为 4 ℃。根据公式计算混凝土中心温度 为 3 5 ． 9 7 7 ℃， 实测值 比理论温度降低了 8 ． 0 7 7 ℃； 降温阶段前 3 天降温 2 ． 6 ~ C； 第 4天到 6天每天降温在 1 ．4 ℃； 第 l 5天温度降 到 8 ℃， 在 7 天 1 5内日降温为 1 o C。 在 1 5天以后， 混凝土内部 温度在 8 ~ C 左右浮动， 温度没有继续下降。 由于在混凝土内部布置了冷却水管 ， 不但很好地控制了混 凝土的内部温度的升温， 还有效地控制了混凝土在降温阶段的 降温速度。经过长期的观测及数据分析 ，混凝土在浇筑后 3 天 ～4天内水化热温度达到最高峰， 之后温度开始回落， 在温度 回落阶段的前 1 天 ～3天， 温降速度约为 2 ． 5 ~ C ／ d ； 在第 4天 ～6 天， 降温速度指标为 1 ． 5 ~ C ／ d ； 第 7天 ～2 O天， 约为 1 ℃／ d 。1 5天 以后， 温度已趋于稳定 ， 只随气温的变化而变化， 但是混凝土内 部温度的变化比气温的变化滞后 4 h一 5 h 。 5 结语 从刘家道口节制闸工程已浇筑的闸墩、底板混凝土来看 ， 由于采取有效的混凝土内部温度控制措施 ， 最大限度地降低混 凝土内部最大温升和} 昆 凝土内部降温速度， 从而避免了由于混 凝土内外温差过大和混凝土内部降温速度过快而产生的温度 裂缝， 保证了混凝土的内在质量， 达到了预计的效果。※