三峽右岸廠壩三期工程混凝土溫控實踐
摘要：控制和減少混凝土內外溫差，使大體積混凝土內外形成比較均勻的溫度場，是防止混凝土溫度裂縫的關鍵。三峽地區(qū)冬冷夏熱，氣溫驟降頻繁，使得混凝土溫控成為經年持續(xù)、不斷變化和充滿挑戰(zhàn)的重大課題。右岸廠壩三期工程通過強化、細化各施工環(huán)節(jié)控制措施，使C9015大壩內部混凝土最高溫度控制在普遍低于設計允許值4～8℃以下。
關鍵詞： 混凝土溫控； 施工控制； 三峽三期工程
控制和減少混凝土內外溫差，使大體積混凝土內外形成一個穩(wěn)定、均勻的溫度場，是防止混凝土產生溫度裂縫的關鍵。三峽具有季節(jié)變化顯著、晝夜溫差大、氣溫驟降頻繁等氣候特點，冬季極端最低氣溫零下9.8℃，夏季極端最高氣溫達43.9℃，除冬夏季節(jié)之外，其他季節(jié)均有多達4～6次的氣溫驟降現象。在這樣的氣候條件下，冬、春、秋三季必須加強混凝土保溫，夏季則要嚴格控制混凝土溫度上升，因此三峽工程的混凝土溫度控制是一個經年持續(xù)、不斷變化和充滿挑戰(zhàn)的重大課題。
右岸廠壩三期工程在總結二期工程成功經驗的基礎上，通過成立業(yè)主、監(jiān)理、設計和施工單位等參建四方主要領導為主的溫控協調小組，統一部署，細化各環(huán)節(jié)控制措施，通過建立溫控預警及快速反應等制度強化檢查和落實，2004年6～8月做到了R90150#大壩內部混凝土實際最高溫度普遍比設計允許值低4～8℃，對防止和減少混凝土裂縫具有十分重要的意義。
1 混凝土溫控設計及控制要求
1.1 分層分塊及間歇期控制
根據混凝土溫控對塊體尺寸的一般規(guī)律，大體積混凝土施工塊體長邊一般不宜大于40～45 m，長邊不宜大于短邊的4倍，分層厚度一般不超過2 m，并應有一定的層間間歇期。右岸廠壩的設計也嚴格遵循上述要求，設計長寬比最大為3.23，最大長邊43 m，最小短邊13.3 m。右岸大壩共21個壩段，其中廠房壩段又分為鋼管槽和實體兩個壩段，最大寬度為25 m；大壩順流向總寬118 m，設兩條縱縫，最大塊體長度為43 m。右岸廠房每個機組段均分為左右兩塊，順流向分4個區(qū)，最大長邊則小于20 m，長寬比均小于2.0，并錯縫布置。大壩基礎約束區(qū)分層厚度為1.0～1.5 m，脫離基礎約束區(qū)為2.0 m；廠房大體積混凝土分層厚度一般為2.0 m，上部結構混凝土則達到了3.0 m。為充分利用澆筑層頂面散熱，混凝土間歇期夏季一般按7～10 d控制，冬季按5～9 d控制。
1.2 基礎允許溫差
由于大壩基巖的約束性很強，設計基礎約束區(qū)混凝土溫差要求控制在16～25℃之內，澆筑塊長邊尺寸越大則要求越嚴，基礎強約束區(qū)比弱約束區(qū)要少3℃。
1.3 混凝土內部允許最高溫度
右岸大壩混凝土標號以C15為主，上游防滲層等部位為C20，廠房則主要為C25。由于大壩塊體較大，溫控標準特別是混凝土內部最高溫度控制更嚴，冬季為24～27℃，夏季為33～37℃，基礎強約束區(qū)加嚴1～2℃；廠房冬季要求不高于24～29℃，夏季不高于34～39℃。
1.4 上下層溫差
當下層混凝土齡期超過28 d成為老混凝土時，要求控制上、下層溫差在連續(xù)上升壩體的上下四分之一長邊范圍內，上層最高平均溫度與下層實際平均溫度之差不大于17℃。
1.5 特殊部位溫控要求
大壩局部存在并縫的部位，并縫前下部混凝土須冷卻至壩體穩(wěn)定溫度（16～18℃），并縫混凝土須安排在低溫季節(jié)澆筑；廠房Ⅲ區(qū)所設封閉塊也要求在低溫季節(jié)回填，封閉塊兩側混凝土齡期必須大于1個月并冷卻到20℃以下；基礎填塘、陡坡混凝土澆至相鄰基巖面高程附近后，須冷卻到與基巖溫度相近（18～20℃）時才能澆筑上部混凝土。
1.6 混凝土原材料與配合比
大壩內部C15混凝土限制最大水膠比0.60，其他混凝土一般不大于0.45～0.50，可以摻入粉煤灰降低水泥用量。粉煤灰要求使用Ⅰ級灰，需水量小于95%，且內部混凝土最大摻量不大于40%，其他混凝土不大于20%～25%。水泥出廠控制3 d水化熱不超過251 kJ/kg，7d水化熱不超過293 kJ/kg，進入拌和樓時水泥溫度不超過60℃。
1.7 混凝土出機口溫度與澆筑溫度
基礎約束區(qū)混凝土冬季12～2月采用自然入倉，其它季節(jié)采用門塔機入倉時澆筑溫度不得超過12～14℃，采用塔帶機入倉時，4～10月澆筑溫度不得超過14～16℃，相應的混凝土出機口溫度7℃。脫離基礎約束區(qū)混凝土澆筑溫度16～18℃，相應的混凝土出機口溫度分別為14℃和7～9℃，二、三級配混凝土澆筑溫度相應加嚴。
1.8 人工冷卻
大壩135 m以下縱縫需要接縫灌漿，要求按混凝土內部最高溫度控制要求及并縫要求進行初期、中期和后期通水冷卻；大壩135 m以上沒有并縫要求的部位進行初期和中期通水，以削減內外溫差；廠房封閉塊、蝸殼二期混凝土等部位混凝土進行初期通水冷卻。
1.9 混凝土表面保溫
5～9月澆筑的混凝土，10月初設施工期永久保溫層，其它季節(jié)澆的混凝土拆模后立即保溫，保溫材料必須滿足混凝土表面等效放熱系數的要求，即大體積混凝土β≦2.0～3.0 W/m2•℃，大壩上游面、電站進水口等結構混凝土β≦1.5～2.0 W/m2•℃。
2 主要溫控措施
2.1 混凝土原材料與配合比優(yōu)化
右岸廠壩使用華新水泥廠和葛洲壩水泥廠中熱525#水泥，其3 d水化熱為209～217 kJ/kg，7d水化熱為276～287 kJ/kg，使用散裝運輸直接入罐，水泥入罐溫度不超過65℃。粉煤灰則使用山東鄒縣Ⅰ級灰，需水量小于91%，摻量按設計允許最大值即大壩C15內部混凝土摻量40%；使用JG3、ZB-1A等高效減水劑，其減水率均大于18%以上。通過上述優(yōu)化，四級配大壩C15內部混凝土的用水量降低到了86 kg，水泥用量減至94 kg，粉煤灰用量63 kg。
2.2 混凝土出機口溫度控制
右岸廠壩由150系統和84系統共4座拌和樓供料，兩系統均使用二次風冷和加冰拌和方式生產預冷混凝土。設計中骨料在一次風冷料倉冷卻至8℃左右，在二次風冷料倉（拌和樓上）冷卻至-1.5～＋1.0℃之間，冷卻時間均為1 h左右，根據需要可同時生產出機口7℃、10℃、14℃的混凝土。在實際生產中，出機口溫度合格率一般都控制在95%以上，但有時候混凝土出樓后會出現溫度快速回升現象，這主要是因為骨料沒有冷透引起。對此，現場一方面加強骨料入倉預冷時間的檢查，一方面實施了每班2次砸石測溫檢查，從而有效地控制了骨料溫度。
2.3 入倉溫度控制
入倉溫度的控制重點是加強遮陽保溫，并盡可能快速入倉。使用塔帶機澆筑時，混凝土直接從拌和樓經供料線運輸入倉。由于三期工程供料線最長達1100 m，為減少預冷混凝土在運輸途中的熱量倒灌，在供料線棚頂粘貼聚乙烯苯板等保溫材料，并在供料皮帶上方兩側增設橡皮裙邊以達到隔熱保溫目的；其次，在開倉前10分鐘，用皮帶運送冷水以降低皮帶溫度。上述措施使供料線上的混凝土溫度回升降低了1～2℃。使用門塔機澆筑時，采用汽車運輸。汽車離開拌和樓之前須拉上遮陽篷，到達卸料點后汽車的等待時間一般不超過0.5 h，超過1.0 h的須先檢測溫度，如已達到允許的澆筑溫度時則按廢料處理，不得入倉；當混凝土溫度小于并接近允許值時，必須在倉內進行攤薄處理。
2.4 澆筑溫度控制
混凝土澆筑溫度控制的另一個重點就是倉內澆筑時所采取的措施，主要有：
①倉面保溫。澆筑坯層振搗完畢后立即覆蓋保溫被隔熱、保溫和防曬。三期工程開始時采用3 cm厚聚乙烯泡沫為內膽、防雨布為外套的專用保溫被，其尺寸一般為1.5 m×2.0 m，根據倉內布料情況人工及時轉移鋪蓋，使用效果較好。由于防雨布易損傷，聚乙烯泡沫下雨時吸水，重量增加較多，操作不便，于是將外套改為防水布，內膽改成了1.2 cm厚的橡塑，操作更為方便，也增加了可重復利用次數。實踐表明，對面積較大的無鋼筋或少鋼筋壩塊，可在實施大面積或全倉隔熱保溫的情況下，無需啟用倉面噴霧等其他措施，即可確保澆筑溫度不超溫。倉面保溫要注意保溫被接頭的搭接良好，除下料、振搗部位外的其他范圍均應覆蓋良好，沒有遺漏，并重點做好混凝土接頭的覆蓋保溫。該措施對夏季防雨也十分有利。
②倉面噴霧，降低倉面環(huán)境溫度。根據實測數據，當噴霧的霧化效果較好的情況下，可降低環(huán)境溫度5～6℃。對鋼筋密集的廠房倉號，噴霧則是首選的溫控措施。為了減少噴霧過程中多余的水入倉，提高霧化效果，一般應保證噴霧的壓力在10～15 MPa以上，噴霧管盡量設在模板外側，當噴霧管在倉內時，噴霧管下應設截水槽防止向倉內滴水。
③避開高溫時段澆筑。夏季上午10∶00～下午5∶00之間為高溫時段，現場通常控制在下午6∶00以后開倉，并集中入倉手段，加大混凝土入倉強度，盡量在第二天上午10∶00之前收倉。
④優(yōu)化資源配置，縮短層間覆蓋時間。開倉前根據倉面大小及設備入倉能力，在倉面設計中明確使用臺階法或平澆法。一般倉面面積大于500 m2時采取臺階法，以確保層間覆蓋時間。大壩鋼管壩段等大倉澆筑時，通常配置兩臺振動臂并輔以3～4個振動棒，以保證倉內振搗能力。當塔帶機入倉時，在條件許可的情況盡可能采用專樓雙下料口打料，以提高澆筑強度。
2.5 間歇期控制
由于各種原因，實際施工中很難保證所有倉號完全滿足設計間歇期要求，個別倉號甚至超過28 d。在秋冬季節(jié)，大壩混凝土間歇期一般甲塊控制在10 d以內，乙丙塊控制在14 d以內，廠房則以不超過18 d為準；在夏季強度降低的情況下，大壩間歇期放寬到了14 d，廠房則放寬到了18～25 d。當個別倉號間歇期超過28 d時，其續(xù)澆的兩層混凝土按基礎約束區(qū)混凝土標準從嚴控制。
2.6 初期冷卻通水
原則上，大壩從基礎至壩頂，每層均埋設冷卻水管；廠房在高程50 m以下的大體積混凝土中埋設冷卻水管通水冷卻，通水流量18～20 L/min。大壩一般2 m及以下升層均埋設單層冷卻水管，間距1.5 m，使用1吋黑鐵管；2 m以上埋設雙層冷卻水管，間距2 m，下層為1吋黑鐵管，在開倉前緊貼老混凝土面鋪設，上層為塑料水管，在澆筑過程中鋪設。廠房因為混凝土標號較高，2 m及以上均設雙層冷卻水管，冷卻水管間距較大壩相應縮減50 cm。低溫季節(jié)且水溫低于16℃時通江水，高溫季節(jié)則通制冷水。制冷水由專用的冷水廠供應，供應干管采用橡塑材料保溫，使沿途溫度回升降低到了1~1.5℃，到達倉面的進水溫度控制在10～12℃以內（出廠水溫由6～8℃調整到8～10℃以增加產量）。冷卻水管每組長度不超過200～250 m，管口按A、B編號，進、出水每天換向一次。冷卻通水從開倉時就開始，基礎約束區(qū)一般通水10～15 d，脫離基礎約束區(qū)一般通水7～10 d，廠房高標號區(qū)一般通水兩周。
2.7 外露面保溫
分永久保溫與臨時保溫兩種，低溫季節(jié)混凝土立面一般拆模后及時跟進保溫，混凝土澆筑層面則在澆筑后12 h或沖毛之后保溫；夏季對永久外露面根據施工情況靈活安排，臨時外露面及澆筑層面5～9月一般不保溫，當天氣預報短期有氣溫驟降時（如寒潮），提前一天對上游防滲層等重點部位采取臨時保溫措施。大壩上游高程98 m以下及基礎約束區(qū)范圍永久外露面，外貼5.0 cm的聚乙烯苯板，其余有條件的部位均外貼3.0 cm的聚乙烯苯板；大壩下游永久外露面及需經歷一個冬季的鋼管槽側墻等部位臨時外露面，以及廠房下游面高程82 m以下永久外露面，外貼3.0 cm的聚乙烯苯板。進水口、排漂孔過流面等異型部位，其保溫設施后期必須拆除，采用4.5 cm厚的保溫被保溫；除此以外的其他外露面，全部采用2～3 cm的聚乙烯泡沫卷材進行保溫。聚乙烯苯板在大壩上游面135 m以下采用面粘方式，其余部位采用點粘方式，聚苯乙烯板的導熱系數不大于0.042 W/m•K。轉貼于 中國論文下載中心 http://www.studa.net
2.8 施工儀埋與混凝土內部溫度監(jiān)測
為及時掌握混凝土內部溫度的變化，對在高溫季節(jié)澆筑的甲塊等一些典型倉號，埋設溫度計或測溫管加強施工期溫度監(jiān)測，及時反饋混凝土的最高溫度，并通過加大冷卻通水流量等措施來控制混凝土內部最高溫度。該措施已成為溫控快速反應的重點內容之一。
2.9 特殊部位溫控措施
(1)廠房肘管二期混凝土。右岸廠房12臺機組，肘管采用全鋼襯，鋼襯安裝后再澆筑肘管混凝土。由于肘管體型巨大，肘管底部面積達400 m2以上，這部分混凝土必須采用高流態(tài)的泵送混凝土和自密實混凝土，水泥用量分別達到了273 kg和350 kg，溫控難度更大。該倉層高也是1.5 m，7月初陸續(xù)開始澆筑。措施如下：
①冷卻水管。布雙層水管，第一層黑鐵管，布在高程25.5 m層面，第二層塑料水管，布置高度1.0 m，兩層水管的水平間距均為1.0 m。
②通水冷卻。開澆的前4天通10～12℃制冷水，再改通江水4d后暫停通水，避免初期溫度降幅過大。通水流量按25～30 L/min控制，降溫幅度原則按6～8℃控制，9月初開始中期通水冷卻，直至混凝土溫度降至20～22℃。
根據已澆的17#、22#機等測溫資料，混凝土內部最高溫度在澆筑后第3天出現，為40~41℃，較設計允許的37℃高3～4℃，接近預定目標。
(2)排沙孔進口底板混凝土。右安Ⅲ排沙孔的進口周圍1.0 m范圍為高標號的抗沖耐磨混凝土R28400#，其外圍為R90300#混凝土，水泥用量分別為305 kg和242 kg，發(fā)熱量高且溫度回升快。排沙孔進口底板澆筑層厚為1.5 m，起澆高程73.5 m，8月初澆筑，在肘管二期混凝土的基礎上進一步加大了通水流量，措施如下：
①冷卻水管。布雙層黑鐵管，下層布置在高程75.3 m層面，水平間距1.5 m，上層布置在1 m厚的抗沖耐磨混凝土中央，水平間距1.0 m。
②通水冷卻。開澆起通10～12℃制冷水，首先大流量通水（30～35 L/ min），通水時間按測溫管測值達到穩(wěn)定最高溫度后再加通水1d控制（實際為5 d），然后通小流量（18～20 L/min）制冷水5d或通江水7 d左右，并控制混凝土溫度降幅在6℃以內，之后暫停通水。待9月開始進水中期通水冷卻，直至冷卻到設計越冬溫度22℃。
根據預埋的測溫管資料，混凝土內部最高溫度在澆筑后第4天出現，為33.2℃，較設計允許的37℃低3.8℃，很好地實現了預控目標。
③盲區(qū)混凝土澆筑。由于主力澆筑設備覆蓋區(qū)域有限，大壩廠房都存在數量、面積不等的澆筑盲區(qū)，通常只能通過一些低效率的輔助手段來完成，澆筑溫度控制難度也相應增加。為此，采取了強制使用臺階法澆筑、增加噴霧機數量（由1～2臺增至2～4臺）、更換全新或完好保溫被并加快混凝土坯層覆蓋、加強拌和樓骨料預冷等措施，由現場監(jiān)理認真檢查落實，實際效果良好。
3 溫控工作的組織與管理
三峽三期工程與二期工程相比，除保溫方面加大了投入外，其他主要溫控措施都基本相同，但在溫控管理方面制訂了預警及快速反應等更加細致的制度，成立了專門的協調小組統一指揮，管理力度大大加強。
除建立強有力的管理體系之外，措施及控制標準清楚、管理制度完善也是做好溫控工作的重要保證。每個環(huán)節(jié)的措施及控制標準清楚，大家就知道該怎么做、做到什么水平，而嚴格的管理制度則持續(xù)地保證了溫控體系的正常和有效運轉。三期工程通過建立全面的預警和快速反應機制，掌握溫控工作的主動權，使其始終保持受控狀態(tài)，具體內容包括：拌和系統風冷料倉料位不足預警、骨料預冷溫度未達標預警、入倉溫度較出機口溫度回升超3～5℃預警、實際澆筑溫度到達控制標準以下2℃時預警、混凝土坯層覆蓋時間達2 h預警、通水冷卻參數未達標預警、混凝土內部最高溫度接近設計允許值以下3℃時預警等。一旦出現預警，各方必須快速反饋并作出反應，采取堅決有效的措施予以化解，當解決不力時則果斷采取停料、停倉等，特別是高溫時段要對澆筑溫度進行加密檢測，如1 h內連續(xù)3個測點超溫，則停倉處理。
4 溫控成果簡述
三期工程各項溫控指標都很好地控制在了設計允許范圍之內，取得了較好的效果，以2004年6-8月溫控統計數據為例：
（1）出機口溫度
分別統計7℃、10℃、14℃三種標準的預冷混凝土，150系統主供大壩，其超溫率分別為0.3%、0.0%、0.7%, 84系統主供廠房，其超溫率分別為0.3%、1.4%、1.9%。
（2）澆筑溫度
右岸廠壩共澆混凝土64.6萬m3，檢測6630次，超溫率僅1.0%，其中：大壩共澆53.7萬m3，檢測4395次，超溫率為0.8%；廠房共澆10.9萬m3，檢測2235次，超溫率為1.6%。
（3）冷卻通水
共檢查初期通水1493組，平均進水溫度11.0℃，出水溫度18.2℃，平均溫差7.3℃，其中： 大壩檢查通水821組，平均進水溫度11.0℃，平均出水溫度18.4℃，平均溫差7.6℃；廠房檢查672組，平均進水溫度10.9℃，平均出水溫度17.9℃，平均溫差7.1℃。
初期通水后悶溫檢查共1144組，平均25.2℃，符合率99.7%，其中：大壩721組，平均溫度25.5℃；廠房423組，平均溫度24.8℃。
（4）混凝土內部最高溫度
①大壩測溫管：共埋設71組，合格率100%，其中高標號區(qū)埋設7組，最高溫度為36.3℃，平均的最高溫度為34.1℃；低標號混凝土區(qū)埋設64組，最高溫度為34.5℃，平均最高溫度為30.2℃。
②大壩儀埋測溫：共埋設儀器44支，合格率95.5%，其中高標號區(qū)6組，最高溫度37.4℃，平均最高溫度36.7℃；低標號混凝土區(qū)埋設38組，最高溫度33.8℃，平均最高溫度28.8℃。
③廠房測溫管測溫：肘管二期混凝土1組，最高溫度41.3℃，平均38.6℃；其他部位共15組，最高溫度34.7℃，平均最高溫度32.0℃，合格率100%。
④廠房儀埋測溫：肘管二期混凝土埋設2支儀器，最高溫度43.8℃，平均40.6℃；其他部位共埋14支儀器，最高溫度為35.6℃，平均最高溫度30.7℃，合格率100%。
5 建議
綜合三峽三期工程的經驗，建議從以下幾個方面來改進和加強混凝土溫控工作：
(1)正確認識并重視溫控工作 必須要使大多數人對混凝土裂縫的危害都有清醒、深刻的認識，才能對混凝土溫控引起高度的重視，杜絕無所謂和麻痹的態(tài)度，從而認真地把工作做深入、做踏實。
(2)堅持改進和完善 混凝土溫控沒有止境，只有不斷地對各項措施進行改進和完善，才能取得更好的效果。例如，三峽二期工程中幾乎沒有用過的澆筑坯層保溫，在三期施工中已成為一項基本措施；其次，永久外露面使用聚乙烯苯板保溫，其效果比保溫被更優(yōu)異可靠，也成為了三期工程的主要措施，這些措施都取得了十分顯著的效果。
(3)指標要細，執(zhí)行要嚴 對每個環(huán)節(jié)，控制指標都必須細致明確，執(zhí)行要嚴，各種措施才能得到很好的落實。例如，三峽嚴格執(zhí)行了拌和樓出機口溫度超過標準2℃為廢料的規(guī)定，混凝土出機口溫度的合格率就從初期的85%提高到了97%以上。
(4)建立自上而下的監(jiān)控體系 通過溫控小組每周的溫控例會，對每周溫控成果進行分析和檢查，形成一個自上而下的檢查、監(jiān)控體系，使得各級、各環(huán)節(jié)控制體系都保持警醒，毫不懈怠，確保了溫控體系的有效、正常運行。
