我國(guó)的壩工研究人員對(duì)高溫季節(jié)施工雖已有深入的研究，但還沒有一個(gè)碾壓混凝土壩工程全面完整地實(shí)施，已完工及正在施工的工程如銅街子、石板水、大廣壩、棉花灘電站等工程都避開高溫季節(jié)施工，即是說，碾壓砼筑壩技術(shù)發(fā)展到今天，進(jìn)入夏季高溫季節(jié)（5月~10月）施工都是處在停工狀態(tài)，這一問題在一定程度上束縛著碾壓混凝土的生命力。
山口三級(jí)電站位于始興縣都安水（為北江湞水支流）下游，距始興縣城約24Km。最大庫(kù)容約4820萬m3，大壩頂長(zhǎng)179.9m，最大壩高57.4m，碾壓混凝土9.9萬m3。工程所在地區(qū)屬中亞熱帶氣候，根據(jù)始興縣氣象站觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，7月平均氣溫為28.5℃，極端最高氣溫為38.4℃。
山口電站碾壓混凝土大壩工程因客觀原因錯(cuò)過了冬季施工的黃金季節(jié)，于2000年2月29日開始進(jìn)行碾壓混凝土施工，當(dāng)年5月碾壓混凝土大壩施工倉(cāng)面氣溫已超過30℃，按慣例面臨著停工的可能。在參考其它工程的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合山口電站的特點(diǎn)，充分發(fā)揮碾壓混凝土水泥用量少、水泥水化熱抵、混凝土收縮小、徐變度小及混凝量少等特點(diǎn)，制定了山口電站大壩碾壓混凝土夏季高溫施工技術(shù)措施，進(jìn)行高溫季節(jié)不間斷施工，達(dá)到預(yù)期效果。
1、優(yōu)化混凝土原料及施工配合比
選用低水化熱，低脆性水泥，高溫高效外加劑，調(diào)整粉煤灰摻量，使用合理的配合比，減少砼絕熱溫升，使砼在本質(zhì)上得到改善，放寬砼允許入倉(cāng)溫度，是碾壓砼夏季施工最關(guān)鍵的措施。
1.1.采用高溫型緩凝高效減水劑
采用高溫型緩凝高效減水劑特別是龍游混凝土外加劑廠生產(chǎn)的ZB—1RCC15能降低水泥早期水化熱，延緩混凝土的凝結(jié)時(shí)間，該劑在35℃時(shí)摻量0.7%，初凝時(shí)間達(dá)15h；經(jīng)水化熱測(cè)試試驗(yàn)，在相同條件下，可降低水泥水化熱44%（見表3）。參照其它工程的試驗(yàn)資料及該工程的試驗(yàn)結(jié)果，從2000年5月20日開始使用ZB—1RCC15高溫型緩凝高效減水劑，其摻量根據(jù)混凝土入倉(cāng)溫度來確定：低于20℃時(shí)為0.5%；20~25℃時(shí)為0.55%，26~30℃時(shí)為0.6%，31~35℃為0.7%，若高于35℃為0.75%。外加劑不同品樣及不同摻量下混凝土的凝結(jié)時(shí)間對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見表1。
表1 混凝土外加劑凝結(jié)時(shí)間對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果
|
編號(hào)
|
膠漿用量/kg.m-3
|
砼外加劑
|
試驗(yàn)溫度/℃
|
砼凝結(jié)時(shí)間/min
|
備注
|
||||
|
水
|
水泥
|
粉煤灰
|
品種
|
摻量/%
|
初凝
|
終凝
|
|||
|
1
|
76
|
55.3
|
83
|
ZB-1RCC15
|
0.6
|
30±2
|
660
|
960
|
室內(nèi)恒溫
|
|
2
|
80
|
55.3
|
83
|
HPG-4
|
0.6
|
30±2
|
300
|
390
|
室內(nèi)恒溫
|
|
3
|
80
|
57
|
85.5
|
ZB-1RCC15
|
0.6
|
28±30
|
1400
|
|
室內(nèi)恒溫
|
|
4
|
80
|
57
|
85.5
|
HPG-3
|
0.6
|
28±30
|
1060
|
|
室內(nèi)恒溫
|
|
5
|
71
|
57
|
85.5
|
ZB-1RCC15
|
0.6
|
30±2
|
900
|
1440
|
室內(nèi)恒溫
|
|
6
|
71
|
57
|
85.5
|
ZB-1RCC15
|
0.7
|
38±42
|
300
|
630
|
室外太陽(yáng)曝曬
|
|
7
|
71
|
50
|
92.6
|
ZB-1RCC15
|
0.7
|
35
|
720
|
>1440
|
室外太陽(yáng)曝曬
|
注：*使用韶關(guān)三江利達(dá)多牌32.5Mpa普通硅酸鹽水泥
1．2采用低脆性低熱水泥
本工程采用韶關(guān)三江水泥生產(chǎn)的32.5Mpa水泥，該品種嚴(yán)格按我方合同中技術(shù)條款(C3A≤7.5%,C4AF>15%,C3S≤45%)生產(chǎn)，具有高鐵、低鋁、高硅、低脆性及低水化熱特點(diǎn)，其脆性系數(shù)為5.8~7，水化熱7d為239.2J/g，比中熱水泥低18%,同時(shí)在煤灰摻量為65%時(shí)僅為102J/g，比中熱水泥降低65%。
表2 混凝土原材料試驗(yàn)結(jié)果
|
材料種類
|
425號(hào)普通硅酸鹽水泥
|
韶關(guān)電廠Ⅲ級(jí)粉煤灰
|
|||||||||||||||
|
品質(zhì)指標(biāo)
|
細(xì)度/%
|
抗折強(qiáng)度/Mpa
|
抗壓強(qiáng)度/Mpa
|
礦物成份/%
|
MgO含量/%
|
脆性系數(shù)ΔK
|
細(xì)度/%
|
需水量/%
|
燒失量/%
|
||||||||
|
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 水泥水化熱成果表
|
粉煤灰摻量/%
|
0
|
55
|
60
|
65
|
65
|
|
ZB-1RCC15摻量/%
|
0
|
0.2
|
0.3
|
0
|
0.7
|
|
7d水化熱/J·g-1
|
239.3
|
132.3
|
103.2
|
102
|
推算為45
|
1.3.采用高摻粉煤灰技術(shù)
工程實(shí)踐證明，高摻粉煤灰是降低混凝土絕熱溫升的主要措施之一，可簡(jiǎn)化溫控措施，防止因混凝土溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。高溫季節(jié)碾壓混凝土施工，在高摻粉煤灰（50%～65%）的情況下，碾壓混凝土的絕熱溫升一般為12～18℃（表4是該工程混凝土絕熱溫升表），而壩體的溫升只有10.8~15℃,因此，在夏季施工雖然混凝土的入倉(cāng)溫度很高(達(dá)36℃)，但由于壩體內(nèi)外溫度梯度小仍不會(huì)出現(xiàn)溫度應(yīng)力裂縫。況且，在粉煤灰摻量達(dá)50%以后，混凝土的1年強(qiáng)度增長(zhǎng)率可達(dá)173~264%。在高摻粉煤灰的條件下混凝土的彈性模量：C10摻灰60%時(shí)，為0.77*104Mpa，摻灰65%時(shí)為0.675*104Mpa，摻灰50%時(shí)為1.419*104Mpa�？梢娔雺夯炷恋目沽研阅鼙瘸B(tài)混凝土要成倍地提高。
表 4砼絕熱溫升表
|
砼設(shè)計(jì)等級(jí)
|
總膠材/kg·m-3
|
ZB-1摻量/%
|
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優(yōu)化施工配合比
為保證混凝土的90d的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，減少壩體內(nèi)部溫度最高值的梯度，C10混凝土在總膠材不變的情況下，粉煤灰摻量擬按大氣溫度及混凝土入倉(cāng)溫度不同而適當(dāng)調(diào)整：小于25℃時(shí)為56%，25~30℃時(shí)不60%，大于30℃時(shí)為65%，調(diào)整后配合比見表5。
表5 混凝土施工配合比
|
編號(hào)
|
設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)
|
水膠比
|
總膠材/Kg
|
摻灰率%
|
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
|
2、降低原材料的初始溫度
為保證混凝土入倉(cāng)溫度不大于36℃，盡可能地降低原材料拌和時(shí)的基礎(chǔ)溫度，各種原材料料倉(cāng)均搭設(shè)涼棚及噴霧設(shè)施。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得出下列結(jié)果。
2.1 骨料倉(cāng)搭設(shè)遮陽(yáng)棚前后材料溫度對(duì)比結(jié)果來看：在未采用取措時(shí)，砂石料料溫度比氣溫要高2~5.5℃，而采取措施后溫度基本上與氣溫相同.相比之下采取措施后砂石料加權(quán)平均降低3.6℃，另外為減少砂石料的含水量,便于控制混凝土VC值，故料倉(cāng)上安裝的噴霧設(shè)備已施工，但未啟用。
2.2 水泥和煤灰罐搭設(shè)涼棚及安設(shè)噴水設(shè)施，其前后溫度對(duì)比見表6。測(cè)試時(shí)間均為下午3~4時(shí)，水泥、煤灰采取措施后平均降低溫度18.5℃。
表6水泥和煤灰罐采取措施前后溫度對(duì)比表 單位：℃
|
罐體
|
水泥
|
粉煤灰
|
氣溫
|
|
太陽(yáng)暴曬
|
70~78
|
55~60
|
31~32
|
|
遮陽(yáng)棚內(nèi)
|
50~51
|
44~56
|
31~32
|
|
遮陽(yáng)后降低
|
20~27
|
11~16
|
|
2.4原材料的初始溫度采取措施前后混凝土入倉(cāng)溫度對(duì)比
采取降溫措施前澆筑倉(cāng)面的溫度情況,在氣溫為36~40℃時(shí)，混凝土入倉(cāng)溫為30~34℃，根據(jù)觀測(cè):采取措施后實(shí)測(cè)砼入倉(cāng)溫度為27~32℃，而出現(xiàn)波動(dòng)大的現(xiàn)象�？傮w上來說混凝土入倉(cāng)溫度在采取措施后比采取措施前可降低約2℃。
3、混凝土運(yùn)輸控制
主要在皮帶機(jī)、真空溜槽上搭設(shè)遮陽(yáng)棚等，減少混凝土在運(yùn)輸過程中吸熱溫升及VC值的損失。
4、倉(cāng)面施工控制
4.1倉(cāng)面噴霧降溫
噴霧降溫是夏天高溫施工的重要質(zhì)量保證措施之一。該工程從2000—05開始，倉(cāng)面安設(shè)2臺(tái)噴霧機(jī)，同時(shí)在上下游模板邊各設(shè)一排簡(jiǎn)易噴霧設(shè)施對(duì)攤鋪的混凝土表面不斷噴霧，同時(shí)噴霧器工作范圍以外的混凝土，采取灑頭的方法及時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)濕，噴霧機(jī)效果較好，在其工作范圍混凝土，未發(fā)現(xiàn)在失水變白，結(jié)硬現(xiàn)象。通過噴霧氣溫在39℃時(shí)，可降低5~10s，VC值停放1.5h后并未發(fā)生較大的變化，噴霧達(dá)到了降溫保溫的效果。
4.2控制倉(cāng)面碾壓混凝土的攤鋪面積
根據(jù)混凝土拌和能力、倉(cāng)面處理能力等綜合因素并保證下層混凝土在初凝前覆蓋，倉(cāng)面攤鋪面積一般控制在700~1000m2。
4.3嚴(yán)格控制混凝土的停放時(shí)間
混凝土拌和物從出機(jī)口到現(xiàn)場(chǎng)碾壓這時(shí)段，VC值損失在1~2h內(nèi)影響大不大，若在3h以上VC值損失會(huì)成倍地增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)外資料證明：VC值的大小與碾壓實(shí)度及強(qiáng)度在密切關(guān)系。碾壓混凝土VC值應(yīng)控制在5~15s之間，以6~10s最佳。因此為保證混凝土的壓實(shí)度，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的停放時(shí)間，一般上從出機(jī)口到現(xiàn)場(chǎng)碾壓的歷時(shí)不大于2h。
4.4倉(cāng)面施工控制的其它措施
倉(cāng)面施工質(zhì)量控制除前面所述的措施外，不采取了其它措施如：混凝土在碾壓時(shí)，利用碾壓機(jī)本身自行噴水2~4遍；在可能出現(xiàn)冷縫的邊界及層面及時(shí)噴灑緩凝劑，延緩層面混凝土的初凝時(shí)間；上游二級(jí)配防滲體部位每鋪一層均灑凈漿一層，以保證層面結(jié)合質(zhì)量；加強(qiáng)條帶邊部混凝土的質(zhì)量控制；盡量避開溫峰時(shí)間的開倉(cāng)；加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。
5、應(yīng)用效果
a）C10混凝土機(jī)口取樣90d抗壓強(qiáng)度最大值為17.3Mpa，最小值勤為11.2Mpa，平均值勤為14.27Mpa，保證率為98，質(zhì)量評(píng)定為優(yōu)良。
b）山口電站大壩碾壓混凝土于2000年12月施工完畢，目前庫(kù)水位已達(dá)正常蓄水位，從外觀來看,壩體除局部有滲水外，其層間結(jié)合基本上良好，且滲水的部位并不全是出現(xiàn)在5~10月施工的高程，可見其抗?jié)B性屬良好等級(jí)。
c）在經(jīng)歷一個(gè)冬季后，壩體上、下游均未發(fā)現(xiàn)有溫度裂縫。從溫度觀測(cè)結(jié)果分析（左壩段▽162.0m溫度計(jì)埋設(shè)時(shí)間為9月初）,壩體碾壓混凝土的溫度經(jīng)過約45d達(dá)到最高溫度36.5℃,溫降過程比較緩慢。表7是左壩段▽162.0m溫度觀測(cè)極值。可見，壩體溫差在10.1~17.8℃之間,溫差極度小,相應(yīng)溫差應(yīng)力也小,這是壩體未出現(xiàn)溫度裂縫的主要原因。
表7 溫度觀測(cè)極值表 單位：℃
|
儀器名
|
最高值
|
最低值
|
儀器名
|
最高值
|
最低值
|
|
L2
|
35.5
|
25.5
|
L1
|
35.25
|
24.25
|
|
L5
|
32.5
|
15.5
|
L12 |
36.50
|
25.65
|
|
L8
|
34.0
|
20.0
|
L13
|
35.45
|
25.15
|
