綏芬河市五花山水庫(kù)溢洪道工程

混凝土配合比設(shè)計(jì)及溫度監(jiān)測(cè)方案

為了確保黑龍江省綏芬河市五花山水庫(kù)溢洪道工程中大體積泵送混凝土的施工質(zhì)量，受黑龍江省水利第二工程處委托，黑龍江省水利科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)材料研究所根據(jù)委托方的技術(shù)要求，針對(duì)工程實(shí)際，研究、設(shè)計(jì)五花山水庫(kù)溢洪道工程大體積泵送混凝土的配合比及工程控制措施，為工程提供技術(shù)支持和質(zhì)量保障。

各種大型水工建筑物就其尺寸和體積來(lái)說(shuō)，都是大體積混凝土。水工混凝土大體積澆筑時(shí)水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部易產(chǎn)生溫升過(guò)高。當(dāng)混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土表面的溫度差超過(guò)規(guī)范規(guī)定的上限時(shí)，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的早期抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)被拉裂，產(chǎn)生溫差裂縫。造成這種結(jié)果的主要原因一是混凝土體積大，收縮量大，易產(chǎn)生收縮裂縫。二是混凝土量大，水泥水化熱產(chǎn)生的熱量大，加之混凝土為熱的不良導(dǎo)體，短時(shí)間內(nèi)混凝土內(nèi)部的熱量很難散去，如果降溫速度過(guò)快，混凝土?xí)a(chǎn)生較大的溫差，而大體積混凝土是不可能一起隨溫差應(yīng)力作用而變形的，再加之混凝土失水引起的體積收縮變形與混凝土受到地基和其它結(jié)構(gòu)邊界條件的約束引起的拉應(yīng)力的共同作用，易產(chǎn)生有害的溫度裂縫。所以大體積混凝土施工的關(guān)鍵問(wèn)題是控制由混凝土中水泥水化熱所產(chǎn)生的混凝土內(nèi)部溫度與外界環(huán)境溫度之差以及由此產(chǎn)生的混凝土收縮問(wèn)題，也就是說(shuō)控制混凝土水化熱的釋放速率、釋放量和混凝土的降溫速率問(wèn)題。對(duì)于溫度裂縫，應(yīng)該在設(shè)計(jì)和施工中加強(qiáng)溫度控制和混凝土的質(zhì)量管理。在工程實(shí)際中，一方面是加強(qiáng)施工的溫度控制，降低結(jié)構(gòu)的溫度拉應(yīng)力；另一方面是加強(qiáng)混凝土施工的質(zhì)量控制，提高混凝土的均勻性和抗裂能力。

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因很多，但溫度原因是主要的，而且溫度裂縫的成因非常復(fù)雜，所以大體積混凝土防裂研究通常先從溫控著手。從工程實(shí)踐中已知要降低水工混凝土施工中的水化熱必須從控制混凝土的水化溫升、延緩降溫速率、減小混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度、改善約束條件和設(shè)計(jì)構(gòu)造等方面全面考慮，結(jié)合工程實(shí)踐采取相應(yīng)措施。

（1）降低水泥用量，延緩水化熱集中釋放。選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配制混凝土，在考慮到實(shí)際工程混凝土耐久性及工程要求的條件下盡量選用P·O42.5或P·C32.5及其以上等級(jí)的水泥。

（2）摻加適量摻合料和外加劑，改善混凝土和易性，降低水灰比。針對(duì)工程的實(shí)際情況，摻加適量摻合料替代水泥，降低水泥用量，同時(shí)使用外加劑降低用水量和水灰比，從而達(dá)到保證混凝土和易性，降低水化熱的目的，并在工程規(guī)定的條件下充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，采用60天或90天強(qiáng)度驗(yàn)收。

（3）盡量選用粒徑較大、級(jí)配良好的粗骨料及品質(zhì)優(yōu)良的細(xì)骨料。

（4）降低混凝土的入模溫度。選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土，盡量避開(kāi)炎熱天氣澆筑大體積混凝土。

（5）加強(qiáng)施工中的溫度控制。在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)，緩緩降溫。夏季應(yīng)避免暴曬，注意保濕，冬季應(yīng)采取措施保溫覆蓋，以免產(chǎn)生急劇的溫度梯度。必要時(shí)采取延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，規(guī)定合理的拆模時(shí)間，延緩降溫時(shí)間和速度，合理安排施工程序，盡量薄層澆注，控制混凝土在澆筑過(guò)程中溫度均勻上升，避免混凝土拌和物堆積過(guò)大等措施。

針對(duì)芬河市五花山水庫(kù)溢洪道工程混凝土的施工，主要進(jìn)行以下幾個(gè)方面的工作: （1）“事前”：按照設(shè)計(jì)、施工要求設(shè)計(jì)混凝土配合比，通過(guò)混凝土的熱力學(xué)性能計(jì)算驗(yàn)證混凝土配比；（2）“事中”：大體積混凝土澆筑施工過(guò)程的溫度監(jiān)測(cè)與監(jiān)控；（3）“事后”：大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的整理與分析。

一、綏芬河市五花山水庫(kù)溢洪道工程大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)

1設(shè)計(jì)原則

(1)混凝土配合比的設(shè)計(jì)及優(yōu)化應(yīng)根據(jù)大體積混凝土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和溫控要求進(jìn)行；

(2)為降低混凝土內(nèi)部的溫升和水化熱,宜采用“摻合料取代”或“雙摻”技術(shù)；

(3)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求，根據(jù)其所處環(huán)境的重要性,從保證結(jié)構(gòu)安全的角度出發(fā),并考慮到混凝土原材料、拌和、運(yùn)輸、澆筑和養(yǎng)護(hù)等的差異進(jìn)行配合比設(shè)計(jì),以滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求；

(4)應(yīng)滿足工作性能的要求，大體積混凝土,采用泵送方式澆筑施工，混凝土的目標(biāo)坍落度宜為180～220 mm,試配時(shí)必須經(jīng)多次試拌調(diào)整,并保證混凝土拌和物不離析、不泌水,確保新拌混凝土有良好的工作性能。

2 技術(shù)要求

綏芬河市五花山水庫(kù)溢洪道工程混凝土技術(shù)要求見(jiàn)表1。