我國的壩工研究人員對高溫季節(jié)施工雖已有深入的研究，但還沒有一個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。最大庫容約4820萬m3，大壩頂長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)始興縣氣象站觀測資料統(tǒng)計，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)時間，該劑在35℃時摻量0.7%，初凝時間達(dá)15h；經(jīng)水化熱測試試驗(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)混凝土入倉溫度來確定：低于20℃時為0.5%；20~25℃時為0.55%，26~30℃時為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)時間對比試驗(yàn)結(jié)果見表1。
表1 混凝土外加劑凝結(jié)時間對比試驗(yàn)結(jié)果
|
編號
|
膠漿用量/kg.m-3
|
砼外加劑
|
試驗(yàn)溫度/℃
|
砼凝結(jié)時間/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
|
室外太陽曝曬
|
|
7
|
71
|
50
|
92.6
|
ZB-1RCC15
|
0.7
|
35
|
720
|
>1440
|
室外太陽曝曬
|
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%,同時在煤灰摻量為65%時僅為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號普通硅酸鹽水泥
|
韶關(guān)電廠Ⅲ級粉煤灰
|
|||||||||||||||
|
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溫度很高(達(dá)36℃)，但由于壩體內(nèi)外溫度梯度小仍不會出現(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，為0.77*104Mpa，摻灰65%時為0.675*104Mpa，摻灰50%時為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)計等級
|
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溫度不同而適當(dāng)調(diào)整：小于25℃時為56%，25~30℃時不60%，大于30℃時為65%，調(diào)整后配合比見表5。
表5 混凝土施工配合比
|
編號
|
設(shè)計標(biāo)號
|
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
為保證混凝土入倉溫度不大于36℃，盡可能地降低原材料拌和時的基礎(chǔ)溫度，各種原材料料倉均搭設(shè)涼棚及噴霧設(shè)施。經(jīng)現(xiàn)場測試得出下列結(jié)果。
2.1 骨料倉搭設(shè)遮陽棚前后材料溫度對比結(jié)果來看：在未采用取措時，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，其前后溫度對比見表6。測試時間均為下午3~4時，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比表 單位：℃
|
罐體
|
水泥
|
粉煤灰
|
氣溫
|
|
太陽暴曬
|
70~78
|
55~60
|
31~32
|
|
遮陽棚內(nèi)
|
50~51
|
44~56
|
31~32
|
|
遮陽后降低
|
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溫度對比
采取降溫措施前澆筑倉面的溫度情況,在氣溫為36~40℃時，混凝土入倉溫為30~34℃，根據(jù)觀測:采取措施后實(shí)測砼入倉溫度為27~32℃，而出現(xiàn)波動大的現(xiàn)象�？傮w上來說混凝土入倉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、倉面施工控制
4.1倉面噴霧降溫
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，倉面安設(shè)2臺噴霧機(jī)，同時在上下游模板邊各設(shè)一排簡易噴霧設(shè)施對攤鋪的混凝土表面不斷噴霧，同時噴霧器工作范圍以外的混凝土，采取灑頭的方法及時補(bǔ)充潤濕，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，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控制倉面碾壓混凝土的攤鋪面積
根據(jù)混凝土拌和能力、倉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間
混凝土拌和物從出機(jī)口到現(xiàn)場碾壓這時段，VC值損失在1~2h內(nèi)影響大不大，若在3h以上VC值損失會成倍地增長。國內(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間，一般上從出機(jī)口到現(xiàn)場碾壓的歷時不大于2h。
4.4倉面施工控制的其它措施
倉面施工質(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，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噴灑緩凝劑，延緩層面混凝土的初凝時間；上游二級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；盡量避開溫峰時間的開倉；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。
c）在經(jīng)歷一個冬季后，壩體上、下游均未發(fā)現(xiàn)有溫度裂縫。從溫度觀測結(jié)果分析（左壩段▽162.0m溫度計埋設(shè)時間為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溫度觀測極值�？梢�，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
|
