水电站溢流堰混凝土温控与防裂技术的研究应用

水电站溢流堰混凝土温控与防裂技术的研究应用

发表时间：2019-06-12T16:23:26.163Z 来源：《防护工程》2019年第5期作者：孔卫星宋景瑞[导读] 希望在今后的水电站建设中，能够应用多种混凝土防裂技术，提高混凝土施工质量，保证水电站的运行安全。

中国水利水电建设工程咨询西北有限公司陕西西安 624005

摘要：混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害，尤其是贯穿裂缝会破坏混凝土结构的整体性，而水电站溢洪道溢流堰堰面是高速过流面，此部位出现裂缝将严重影响溢流堰堰面的质量和运行安全。因此，必须加强混凝土施工中温度的控制，同时有效运用防裂施工技术。关键词：水电站大坝混凝土温控技术防裂技术

1 工程概况

某水电站位于金沙江，属一等大(Ⅰ)型工程，永久性水工建筑物为1级建筑物，主要功能是以发电为主、兼顾防洪，并具有库区航运和旅游等综合效益的大型水电水利工程。该水电站大坝是面板堆石坝，正常蓄水位EL.1618.0m，相应库容7.27×108m3；校核洪水位EL.1623.21m，相应库容8.05×108m3；死水位为1605m，相应死库容为5.54×108m3；消落深度13m，调节库容为1.73×108m3。电站装机容量2400MW（4×600MW）。

溢洪道布置在大坝右岸，闸室紧靠右岸坝头布置。内设4个溢流表孔，每孔均设有弧形工作门，4孔共用一扇平板检修闸门。溢洪道溢流堰采用WES实用堰型，总宽73.5m，堰顶高程为EL.1598m，堰高14m，堰体内部采用温控C20W6F100混凝土，堰面采用温控C2840W10F100抗冲耐磨混凝土。

2 温控难点分析

以该电站溢洪道溢流堰工程为例，溢洪道溢流堰分两次浇筑，堰体基础呈台阶状，分层浇筑；堰面采用WES实用堰型，有轨拉模浇筑。溢流堰施工难度较大、工期短，温度控制也比较困难，其温控难点主要有以下几个方面：（1）溢流堰堰面设计为C2840W10F100混凝土，产生水化热较多，尤其是在天气炎热的夏季，温度较难控制；（2）堰面采用滑模一次浇筑成型，不利于混凝土散热；（3）施工现场昼夜温差较大，增加混凝土温控难度。混凝土温控措施做不好，极易造成裂缝出现。

3 防裂技术的应用

3. 1 优化设计方案

3.1.1做好基础处理，避免应力集中

溢流堰基础混凝土呈台阶状，直角部位结构突变，应力较为集中，易形成裂缝，通过对基础混凝土台阶直角部位凿成45度斜坡，凿除宽度为50cm× 50cm，有效减小结构突变，增加基础的均匀性，进而减少基础应力对堰面混凝土的约束。

3.1.2 增加防裂钢筋，减少钢筋间距

溢洪道溢流堰堰面距基础混凝土最大达5.6m，原设计在堰面布置单层钢筋网（Φ25@200*200）。为优化钢筋结构布置，在溢流堰堰面底部增设1层防裂钢筋网（Φ22@200*200），同时在堰面原设计钢筋网顺水流向跳格增加一根Φ20钢筋，减少钢筋间距，提高抗裂性能。

3.1.3 优化冷却水管布置

原设计冷却水管为HDPE塑料管，间距1m，单层布置；优化后，冷却水管为1寸金属管，在混凝土大于1.5m层厚处增铺冷却水管，间距1m，层距不大于1m。通过优化冷却水管布置，更有利于混凝土内部温度散发。

3. 2 优化混凝土配合比设计

混凝土施工之前，应对混凝土的配合比进行优化设计。结合工程属地原材料情况，在混凝土性能指标满足设计和规范要求的前提下，尽量选择质量稳定且水化热较低的低热水泥，同时，选择适宜的掺合料和外加剂，减少水泥用量，从而降低混凝土水化热温升。通过试验，最后确定将原设计C2840W10F100混凝土更改为C9040W10F100混凝土，塌落度由原设计90mm~110mm改为70mm~90mm。

3. 3 有效控制混凝土浇筑温度

（1）控制混凝土出机口温度

采用加冰或冷却骨料等措施，控制出机口温度不宜高于15℃。

（2）减少运输途中混凝土温度回升

混凝土运输自卸汽车或混凝土搅拌车均设帆布遮阳蓬，既可遮阳隔热，又可防雨，控制混凝土温升不超过1℃。（3）增加浇筑仓面降温设施

现场条件允许情况下，浇筑仓面可增设遮阳蓬，减少阳光直射。当仓内气温高于25℃时，采取机械设备进行仓面喷雾，喷雾时水分不应过量，要求雾滴直径达到40μm～80μm，以防止混凝土表面泛出水泥浆液；喷雾机数量根据仓位面积确定，一般3～5台，适当控制水量形成水雾且不造成对浇筑仓面影响，形成”小气候”，可降低仓面环境温度3~5℃。

（4）其他措施

尽可能避免混凝土高温时段入仓，充分利用低温季节或早晚及夜间气温低的时段浇筑混凝土，控制混凝土浇筑温度不大于20℃。

3. 4 混凝土的保温、保湿养护

混凝土的保温、保湿养护，也是混凝土防裂的重要环节。新浇混凝土收仓后仓面及时覆盖等效热交换系数β≤20.0kJ/（m2·h·℃）的持水保温材料（1cm厚麻布袋）进行保水养护，混凝土终凝后，即开始洒水或长流水养护，保持麻布袋充分湿润（可对仓面适当蓄水养护），养护期间应连续养护以保持表面湿润。

如遇河谷季风气候，风级较大时，应采用有效措施，保证保温材料紧贴混凝土表面，避免风对保温材料造成破坏，造成因养护面干湿交替而形成裂缝。

对抗冲磨混凝土的保水养护时间不少于90d，对空气较流通的部位，应适当延长养护时间。

3. 5 通水冷却

溢流堰体内布置有冷却水管，通水冷却应按照“小温差、早冷却、缓慢冷却”的原则，通水时间不少于21天，通水流量1.0m3/h~1.8m3/h，水温与混凝土温度之差不宜超过20℃，水流方向每24h改变一次，初期可用大流量，后期应采用小流量。

4 结语

综上所述，在水电站大坝的施工过程中，混凝土施工中温度的控制是影响工程质量的重要因素。因此，必须采取优化设计方案、优化混凝土配合比、有效控制混凝土的浇筑温度、混凝土养护以及通水冷却等防裂技术，使混凝土施工质量满足设计及规范要求。总之，希望在今后的水电站建设中，能够应用多种混凝土防裂技术，提高混凝土施工质量，保证水电站的运行安全。

参考文献:

【1】胡书红.锦屏一级水电站大坝混凝土温控管理实践[J].人民长江,2017,48(2):36-39+43.