山口电站大坝工程碾压混凝土夏季高温施工措施(一)
详细内容
摘要：阐述山口电站大坝工程碾压混凝土夏季高温施工时充分发挥碾压混凝土水泥用量少、水泥水化热低、混凝土收缩小、徐变度小及混凝土储热量少等特点，进行高温季节不间断施工的方法。
关键词：碾压混凝土 高温季节 施工
我国的坝工研究人员对高温季节虽已有深入的研究，但还没有一个碾压混凝土坝工程全面完整地实施，已完工及正在的工程如铜街子、石板水、大广坝、棉花滩电站等工程都避开高温季节，即是说，碾压砼筑坝技术发展到今天，进入夏季高温季节（5月~10月）都是处在停工状态，这一问题在一定程度上束缚着碾压混凝土的生命力。
山口三级电站位于始兴县都安水（为北江浈水支流）下游，距始兴县城约24Km。最大库容约4820万m3，大坝顶长179.9m，最大坝高57.4m，碾压混凝土9.9万m3。工程所在地区属中亚热带气候，根据始兴县气象站观测资料统计，7月平均气温为28.5℃，极端最高气温为38.4℃。
山口电站碾压混凝土大坝工程因客观原因错过了冬季的黄金季节，于2000年2月29日开始进行碾压混凝土，当年5月碾压混凝土大坝仓面气温已超过30℃，按惯例面临着停工的可能。在参考其它工程的经验基础上，结合山口电站的特点，充分发挥碾压混凝土水泥用量少、水泥水化热抵、混凝土收缩小、徐变度小及混凝量少等特点，制定了山口电站大坝碾压混凝土夏季高温技术措施，进行高温季节不间断，达到预期效果。
1 优化混凝土原料及配合比
选用低水化热，低脆性水泥，高温高效外加剂，调整粉煤灰掺量，使用合理的配合比，减少砼绝热温升，使砼在本质上得到改善，放宽砼允许入仓温度，是碾压砼夏季最关键的措施。
1.1.采用高温型缓凝高效减水剂
采用高温型缓凝高效减水剂特别是龙游混凝土外加剂厂生产的ZB―1R15能降低水泥早期水化热，延缓混凝土的凝结时间，该剂在35℃时掺量0.7%，初凝时间达15h；经水化热测试试验，在相同条件下，可降低水泥水化热44%（见表3）。参照其它工程的试验资料及该工程的试验结果，从2000年5月20日开始使用ZB―1R15高温型缓凝高效减水剂，其掺量根据混凝土入仓温度来确定：低于20℃时为0.5%；20~25℃时为0.55%，26~30℃时为0.6%，31~35℃为0.7%，若高于35℃为0.75%。外加剂不同品样及不同掺量下混凝土的凝结时间对比试验结果见表1。
表1 混凝土外加剂凝结时间对比试验结果
编号
胶浆用量/kg.m-3
砼外加剂
试验温度/℃
砼凝结时间/min
备注
水
水泥
粉煤灰
品种
掺量/%
初凝
终凝
1
76
55.3
83
ZB-1R15
0.6
30±2
660
960
室内恒温
2
80
55.3
83
HPG-4
0.6
30±2
300
390
室内恒温
3
80
57
85.5
ZB-1R15
0.6
28±30
1400
室内恒温
4
80
57
85.5
HPG-3
0.6
28±30
1060
室内恒温
5
71
57
85.5
ZB-1R15
0.6
30±2
900
1440
室内恒温
6
71
57
85.5
ZB-1R15
0.7
38±42
300
630
室外太阳曝晒
7
71
50
92.6
ZB-1R15
0.7
35
720
>1440
室外太阳曝晒
注：*使用韶关三江利达多牌32.5Mpa普通硅酸盐水泥
1．2采用低脆性低热水泥
本工程采用韶关三江水泥生产的32.5Mpa水泥，该品种严格按我方合同中技术条款(C3A≤7.5%,C4AF>15%,C3S≤45%)生产，具有高铁、低铝、高硅、低脆性及低水化热特点，其脆性系数为5.8~7，水化热7d为239.2J/g，比中热水泥低18%,同时在煤灰掺量为65%时仅为102J/g，比中热水泥降低65%。
表2 混凝土原材料试验结果
材料种类
425号普通硅酸盐水泥
韶关电厂Ⅲ级粉煤灰
品质指标
细度/%
抗折强度/Mpa
抗压强度/Mpa
矿物成份/%
MgO含量/%
脆性系数ΔK
细度/%
需水量/%
烧失量/%
3d
28d
3d
28d
C3S
C2S
C3A
C4AF
最大值
76
5.2
8.3
30.5
53.2
44.2
26.0
9.3
14.9
3.22
6.8
40.0
105
14.0
最小值
3.2
4.2
7.7
23.5
46.6
41.8
23.9
8.7
14.1
2.27
5.8
29.0
96
5.0
平均值
4.2
4.5
8.0
25.6
49.6
42.8
25.0
9.0
14.5
2.80
6.3
34.5
101
8.8
表3 水泥水化热成果表
粉煤灰掺量/%
0
55
60
65
65
ZB-1R15掺量/%
0
0.2
0.3
0
0.7
7d水化热/J・g-1
239.3
132.3
103.2
102
推算为45
1.3.采用高掺粉煤灰技术
工程实践证明，高掺粉煤灰是降低混凝土绝热温升的主要措施之一，可简化温控措施，防止因混凝土温度应力产生裂缝。高温季节碾压混凝土，在高掺粉煤灰（50%～65%）的情况下，碾压混凝土的绝热温升一般为12～18℃（表4是该工程混凝土绝热温升表），而坝体的温升只有10.8~15℃,因此，在夏季虽然混凝土的入仓温度很高(达36℃)，但由于坝体内外温度梯度小仍不会出现温度应力裂缝。况且，在粉煤灰掺量达50%以后，混凝土的1年强度增长率可达173~264%。在高掺粉煤灰的条件下混凝土的弹性模量：C10掺灰60%时，为0.77*104Mpa，掺灰65%时为0.675*104Mpa，掺灰50%时为1.419*104Mpa。可见碾压混凝土的抗裂性能比常态混凝土要成倍地提高。
表 4砼绝热温升表
砼设计等级
总胶材/kg・m-3
ZB-1掺量/%
7d/℃
10d/℃
14d/℃
21d/℃
28d/℃
C
F
C10
50
92.5
0.7
9.3
10.8
11.8
13.5
15.7
C20
90
90
0.7
15.9
18.3
20.15
22.1
24.6
1．4优化配合比
为保证混凝土的90d的设计强度，减少坝体内部温度最高值的梯度，C10混凝土在总胶材不变的情况下，粉煤灰掺量拟按大气温度及混凝土入仓温度不同而适当调整：小于25℃时为56%，25~30℃时不60%，大于30℃时为65%，调整后配合比见表5。
表5 混凝土配合比
编号
设计标号
水胶比
总胶材/Kg
掺灰率%
需水量/Kg
砂率%
混凝土骨料用量/Kg・m-3
砂
0.5~2
2~4
4~8
H6
R90C10W6
0.6
142.5
56
85.5
28
608
483
645
483
H7
R90C10W6
0.6
142.5
60
85.5
28
612
486
647
486
H8
R90C10W6
0.5
142.5
65
71
27
600
502
669
502