《[工学]混凝土温控范文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[工学]混凝土温控范文.doc（43页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、混凝土温控管理技术及其应用研究专业、层次、姓名、学号摘要水工混凝土温度裂缝一直是工程界最为关注的质量问题之一，开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的质量和技术问题。本文查阅了大量参考文献，并结合三峡工程的成功温控管理经验，总结了水工混凝土温度裂缝产生的原因、影响因素以及控制管理方法。温度效应是引起水工混凝土开裂的主要原因。水工混凝土的温度收缩其影响因素多，原因复杂，它涉及到工程相关的许多方面，包括人的因素、建筑材料、施工方法、机械设备和施工环境等。本文针对三峡厂房混凝土温度控制管理开展研究，首先，讨论了水利水电工程项目管理中的质量控制方法和技术，包括水利水电工程混凝土的质量特性，以及影响工程质
2、量的主要因素4M1E；深入分析了混凝土温度裂缝机理和形成原因、影响混凝土抗裂能力的因素；给出了水利水电工程混凝土温度控制及裂缝修补方法；最后，针对三峡厂房混凝土温度控制管理进行了实证研究。水工混凝土温控管理方法对提高工程质量十分重要并具有重大的现实意义。本文为质量管理者提供了可行的方法和技术，也为进一步的理论研究提供了参考依据。关键词：水工混凝土，温控，裂缝，质量，管理，三峡工程- 40 -目 录摘要11、绪 论41.1工程背景41.2研究目的和意义42、混凝土温度裂缝的机理分析62.1温度裂缝的概念62.2温度裂缝的形成原因62.3影响混凝土抗裂能力的因素93、水工混凝土温度控制及裂缝修补方
3、法113.1结构设计温控标准113.2优选原材料123.2.1水泥123.2.2掺加粉煤灰133.2.3骨料133.2.4外加剂133.2.5混凝土配和比设计143.3施工方法和施工管理143.3.1混凝土的拌制143.3.2混凝土的浇筑143.3.3表面隔热保护143.3.4通水冷却143.3.5温控监测153.4水工混凝土工程的裂缝修补153.4.1表面修补法163.4.2 灌浆、嵌逢封堵法163.4.3 结构加固法173.4.4混凝土置换法173.4.5电化学防护法173.4.6仿生自愈合法174、三峡厂房混凝土温控管理184.1工程概况184.2基础资料204.2.1气温、水温与地温2
4、04.2.2混凝土配合比、性能及水化热214.3温控标准与设计要求234.3.1分缝、分块、分层234.3.2 设计允许最高温度234.3.3 上下层温差标准244.3.4封闭块混凝土温控标准244.3.5冬季表面保温254.4温控与防裂管理254.4.1混凝土出机口温度控制254.4.2降低混凝土入仓温度和浇筑温度264.4.3优化配合比，降低水化热温升和混凝土最高温度264.4.4 通水冷却274.5.5综合管理措施284.5.6 混凝土表面保温304.5混凝土防裂效果314.5.1裂缝统计分析314.5.2混凝土裂缝成因分析324.6裂缝处理354.6.1混凝土裂缝分类标准354.6.2
5、技术处理方案364.6.3检查与效果分析365、结束语38参考文献41致 谢421、绪 论1.1工程背景水工混凝土(Hydraulic Concrete)是指用于水电水利工程的挡水、发电、泄洪、输水、排砂等建筑物，密度为2400kg/m3左右的水泥基混凝土。水工混凝土的开裂是带有一定普遍性的质量问题，世界各国的水利工程建设历史表明，因为温度裂缝发生而导致水工建筑物失事和破坏的事例频频发生。比如：前苏联修建的克拉斯诺雅尔期克大坝出现过很严重的温度裂缝问题，首先是靠底孔边墙出现220条表面缝，在外界环境作用下，短短5年时间后，10%的表面裂缝发展成为了贯穿性裂缝，严重影响大坝的正常使用。我国也有几
6、个大型水利水电工程出现过这种情况，造成了巨大的经济损失。混凝土裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大。它不仅破坏了大坝的外观形象，影响了大坝的抗渗性，降低结构的耐久性，也改变了大坝的内应力分布，削弱构件的承载力。水工混凝土裂缝的发生和发展，不仅危害到建筑物的安全使用，而且增加了额外的处理投入1。引起水工混凝土开裂的因素很多，温度效应是其中的主要原因。笔者认为对水工混凝土，采用合理的温度控制管理，能有效的防止裂缝的发生。国内外的调查资料表明，建筑结构中只有20%的裂缝源于荷载，而另外80%的裂缝却是由于温度、收缩、不均匀变形等变化引起的2。由于温度效应(主要有温度应力和温
7、度变形)而引起的裂缝并造成危害等现象在混凝土结构物中广泛存在。因此，寻求改善现今水工混凝土温控管理的方法对提高水工混凝土质量十分重要并具有重大的现实意义。1.2研究目的和意义本项目研究的目的和意义表现在：分析水工混凝土产生裂缝的原因，研究水工混凝土温度控制方法在水利水电工程项目中的应用，并建立一套较完善的温控管理方法。本项目研究的应用价值体现在：紧密结合工程实践，为水工混凝土的温度控制管理提供实用可行的质量控制和技术方法。从而使混凝土不致出现有害裂缝，保证混凝土质量，可在工程实践中参考应用。2、混凝土温度裂缝的机理分析2.1温度裂缝的概念混凝土裂缝可分为两类：一是结构型裂缝，是由外荷载引起的，
8、包括常规结构计算中的主要应力以及其它的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。本文主要探讨材料型裂缝。而温度裂缝是材料裂缝中最具有工程研究意义的裂缝。温度裂缝是由温差造成的。温差可分为以下三种：混凝土浇筑初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝；另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生；当混凝土内部达到
9、最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值就是内部温差；这三种温差都会产生温度裂缝。在这三种温差中，较为主要是由水化热引起的内外温差。2.2温度裂缝的形成原因(1)水化温升致裂的机理混凝土是热的不良导体，水泥水化发出的热量聚集在结构内不易散失。由热传导的规律知：物体热量的散失与其最小尺寸的平方成反比。对于这样的大体积水工混凝土结构，其裂缝产生的主要原因并非外荷载而是混凝土收缩产生的收缩应力，以及水泥水化过程中释放的水化热产生的温度应力。由于体积庞大，水工混凝土结构中的温度变化过程大致如下，浇筑温度TP即混凝土刚浇筑完毕时的温度，如果完全不能散热，混凝土处于绝热状态，
10、则温度将沿着绝热温升上升；实际上由于通过浇筑层顶面和侧面可以散失一部分热量，混凝土温度上升到最高温度TP+T后，温度即开始下降，其中T称为水化热温升。上层覆盖新混凝土后，受到新混凝土中水化热的影响，老混凝土中的温度还会略有回升；过了第二个温度高峰以后，温度继续下降。如果该点离开侧面比较远，温度将持续而缓慢地下降，最后降低到最终稳定温度。如果该点离开表面的距离很小，该点温度在持续下降过程中，受到外界气温变化的影响还会随着时间而有一定的波动，最后在某一温度值上下有周期性的小幅度的变化，该值称为准稳定温度。在混凝土坝内部，混凝土从最高温度降低到稳定温度的过程是非常缓慢的，往往需要几十年甚至几百年时间
11、，为了加快这一降温过程，经常在混凝土内部埋设水管网通冷水进行冷却。由于混凝土弹性模量随着龄期而变化，在大体积水工棍凝土结构中，温度应力的发展过程可以分为三个阶段：早期应力。自浇筑混凝土开始，至水泥放热作用基本结束时止，一般约一个月左右。这个阶段有两个特点：一是因水泥水化作用而放出大量水化热，引起温度场的急剧变化；二是混凝土弹性模量随着时间而急剧变化。中期应力。自水泥放热作用基本结束时至混凝土冷却到最终稳定温度时，这个时期中温度应力是由于混凝土的冷却及外界温度变化所引起的，这些应力与早期产生的温度应力相叠加。在此期间，混凝土弹性模量还有一些变化，但变化幅度较小。晚期应力。混凝土完全冷却以后的运行
12、时期，温度应力主要是由外界气温和水温的变化所引起的，这些应力与早期和中期的残余应力相互叠加形成了混凝土晚期应力。(2)混凝土内部温度及变化规律混凝土内部温度，取决于它本身所贮备的热能。在绝热状态下，混凝土内部温度是入模温度与水泥水化热引起的绝热温度的总和。但在实际情况下，由于混凝土的温度与外界环境有温差存在，而结构物四周不能做到完全绝热，故在新浇筑的混凝土与其周围环境之间就会发生热能交换。结构物的模板、外界气候和养护条件等因素都会不断改变混凝土所贮备的热能，并促使混凝土的温度逐渐发生变动，成为一个“由低到高，又由高变低”的变化曲线。图2-1给出了某水工混凝土的实测温度曲线8。从图2-1可以看出
13、，混凝土内部点和边界点的早期温度有相似的变化规律，当混凝土浇筑后，温度迅速上升，一般在23d内达到最高温度，然后又以较快的速度下降。710d后内部温度下降变缓，表面温度开始随气温变化。 图2-1 混凝土内部温度曲线混凝土内部温度影响水工混凝土开裂的主要因素温度应力是由温差引起的，由温度变形造成的。一般温差愈大，温度应力也愈大。水工混凝土结构在浇筑初期，温升速度很快，混凝土内部温升的高峰值一般35d内产生。3d内温升可达到或接近最大温升，一般可达到5570。此后趋于稳定，并开始降温。当混凝土内部的温度与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，但由于混凝土的导热性能较差，混凝土的内部温度聚集在
14、结构物内部长期不易散失。例如某水工混凝土实测的内部温度分布见图2-2。外界气温变化的影响水工混凝土的施工常受外界气温变化的影响。混凝土的内部温度是入模温度、水泥水化热的绝热温度和混凝土的散热温度的叠加。其中入模温度与外界温度有直接关系，气温愈高，混凝土的入模温度也愈高。当气温下降时，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度。因而造成温差和温度应力使大体积水工混凝土出现裂缝。选择低温浇筑时，当气温升高，就会减少表层混凝土与外界气温的温差，对有效防止大体积水工混凝土的开裂极为有益。 图2-2 混凝土内部温度分布约束条件的影响水工混凝土因温度变化而发生变形也要受到不同程度的约束，限
15、制其变形，因而产生约束应力。当新浇筑混凝土与下层浇筑好的混凝土、旧混凝土或地基浇筑在一起，温度变化时，受到下层混凝土或地基的限制，而产生外部约束力。新浇筑混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀变形受到约束而形成压应力，此时混凝土弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使混凝土下层连接不牢固，因而压应力较小。但当温度下降，则产生较大拉应力，若超过混凝土抗拉强度，新浇筑的混凝土将会出现垂直裂缝。通常发生在结构物断面的中点，并靠近基岩。这表明水平应力是引起裂缝的主要应力。(3)裂缝的形成水工混凝土结构断面尺寸比较大，混凝土浇筑以后，由于水泥的水化热，内部温度急剧上升:此时混凝土弹性模量很小，徐变较大，升温引起的
16、压应力并不大。但在日后温度逐渐降低时，弹性模量比较大，徐变较小，在一定的约束条件下会产生相当大的拉应力。混凝土是脆性材料，抗拉强度只有抗压强度的1/10左右。拉伸变形能力也很小，短期加载时的极限拉伸变形只有(0.6- 1.4)1 0-4，约相当于温度降低6-10的变形。长期加载时的极限拉伸变形也只有(1.2 -2.0)1 0-4。水工混凝土通常是暴露在外面的，表面与空气或水接触，一年四季中气温和水温的变化在水工混凝土结构中会引起相当大的拉应力。且水工混凝土结构通常是不配钢筋的，或只在表面或孔洞附近配置少量钢筋，与结构的巨大断面相比，含钢率是极低的。在钢筋混凝土结构中，拉应力主要由钢筋承担，混凝
17、土只承受压应力。在大体积水工混凝土结构内，由于没有配置钢筋，如果出现了拉应力，就要依靠混凝土本身来承受。在施工过程中和运行期间，在大体积水工混凝土结构中往往会由于温度的变化而产生很大的拉应力，要把这种温度变化所引起的拉应力限制在允许范围以内是颇不容易的。正是由于这个原因，在大体积水工混凝土结构中往往会出现裂缝。2.3影响混凝土抗裂能力的因素(1)混凝土的抗拉强度：混凝土的抗拉强度是大体积水工混凝土抗裂性的重要指标，它主要是由水泥浆的抗拉能力及水泥浆与骨料的胶结能力组成，混凝土的抗拉强度越高，其混凝土的抗裂能力越强3。(2)混凝土的弹性模量：混凝土的弹性模量是指混凝土产生单位变形所需要的应力。混
18、凝土的弹性模量取决于骨料本身的弹性模量及混凝土的灰浆率。混凝土的弹性模量越高，对混凝土的抗裂能力越不利。一般而言，混凝土的拉伸弹性模量比压缩弹性模量略小，使用时可假定两者相同。骨料的自身弹性模量对混凝土的抗裂能力有着较大的影响。总的来看，在骨料线膨胀系数差异不大时，骨料的自身弹性模量越低，混凝土的抗裂能力越强。这是因为随着骨料的弹性模量减小，混凝土的弹性模量也将减小。另外，骨料对混凝土的徐变起着约束作用，骨料的弹性模量越低，混凝土的徐变变形越大，这都有利于提高混凝土的抗裂能力。所以在骨料的线膨胀系数适宜的前提下，水电工程中宜选用低弹性模量的岩石作为混凝土的人工骨料，有利于提高混凝土的抗裂能力。
19、(3)混凝土的徐变：混凝土的徐变是指混凝土在持续荷载下随时间推移而产生的变形。混凝土的徐变对混凝土温度应力有着很大的影响，混凝土的徐变增大，其温度徐变应力将减小，有利于混凝土的抗裂。混凝土徐变与混凝土温度、水泥品种、龄期、粉煤灰掺量及灰浆率有关。混凝土的拉伸徐变一般小于压缩徐变，对于早龄期而言，拉伸徐变为其压缩徐变的0.8左右。(4)混凝土的线膨胀系数：混凝土线膨胀系数越小，温度变形越小，所产生的温度应力也越小，抗裂能力越高；相反，则抗裂能力越低。混凝土的线膨胀系数主要取决于骨料的线膨胀系数，骨料的线膨胀系数随岩性而变化。以石英质骨料为最大，其次是砂岩、花岗岩、玄武岩和石灰岩，依次减小。一般而
20、言，水泥净浆的线膨胀系数比骨料的线膨胀系数大，因此，水泥用量多的混凝土线膨胀系数一般较大，反之，骨料用量多的混凝土线膨胀系数一般较小。(5)混凝土的水化温升：混凝土的水化温升是坝块温变的主要因素。水化温升高的混凝土，其与稳定温度之差大，产生的温度应力也大，混凝土的抗裂性则差。影响混凝土水化温升的主要因素是水泥矿物成分，混合材的品质与掺量，混凝土的单位用水量与水泥用量。(6)混凝土的自身体积变形：混凝土的力学性能，包括强度、弹性模量、徐变等对裂缝产生的影响已为大家共识，自身体积变形对裂缝的影响也越来越受到重视。混凝土的自身体积变形主要取决于水泥中的矿物组成及化学成分，收缩型自身体积变形使得混凝土
21、产生一定的拉应力，这对混凝土的抗裂是不利的，而膨胀型自身体积变形却能产生一定的预压应力改善混凝土的应力状态，有利于防止混凝土温度应力所产生的裂缝，提高混凝土的抗裂能力。根据计算，龙羊峡电站混凝土膨胀型的自身体积变形，在基础及先浇块上的混凝土底部可产生0.10.7MPa的压应力；乌江渡电站混凝土收缩型的自身体积变形，在基础及先浇块上的混凝土底部可产生0.10.7MPa的拉应力，由此可见自身体积变形对混凝土抗裂性的影响很大。沙牌水电站人工骨料混凝土的水泥分别掺有3和4MgO，其自身体积变形有所差异，反映到混凝土抗裂变形指数上，自身体积膨胀变形越大的混凝土抗裂能力越强4。因而，在水工混凝土中应尽量选
22、用自身体积变形为膨胀的水泥或掺和料，以提高混凝土的抗裂能力。3、水工混凝土温度控制及裂缝修补方法3.1结构设计温控标准(1)基础允许温差基础温差是指建基面0.4L(L为浇筑块长边尺寸)高度范围的基础约束区内混凝土的最高温度和该部位稳定温度之差56。由于基岩的约束性很强，设计基础约束区混凝土温差要求控制在1628之内，浇筑块长边尺寸越大则要求越严，基础强约束区比弱约束区要少3。表3-1 基础约束区混凝土容许温差T距离基础面高度(h)浇筑块长边L (T单位：)17m以下17m20m20m30m30m40m40m至通仓(00.2)L26252522221919161614(0.20.4)L28272
23、725252222191917(2)混凝土内部允许最高温度三峡厂房混凝土标号以C25为主，温控标准特别是混凝土内部最高温度控制更严，冬季为2427，夏季为3337，基础强约束区加严12；厂房冬季要求不高于2429，夏季不高于3439。(3)上下层温差上下层温差：是指老混凝土面(混凝土龄期超过28d)上下各1/4块长范围内，上层新浇混凝土的最高平均温度与开始浇筑混凝土时下层老混凝土的平均温度之差，当上层混凝土短间歇均匀上升的浇筑高度h大于0.5块长时，上下层容许温差一般为1520。当下层混凝土龄期超过28d成为老混凝土时，要求控制上、下层温差在连续上升坝体的上下四分之一长边范围内，上层最高平均温
24、度与下层实际平均温度之差不大于17。(4)分层分块及间歇期控制根据混凝土温控对块体尺寸的一般规律，大体积水工混凝土施工块体短边不宜大于4045m，长边不宜大于短边的4倍，分层厚度一般不超过3m，并应有一定的层间间歇期。(5)混凝土原材料与配合比水工混凝土最大水灰比一般不大于0.450.50。可以掺入粉煤灰降低水泥用量。粉煤灰要求使用级灰，需水量小于95%，且内部混凝土最大掺量不大于40%，其它混凝土不大于20%25%。水泥出厂控制3d水化热不超过251kJ/kg，7d水化热不超过293kJ/kg，进入拌和楼时水泥温度不超过60。3.2优选原材料3.2.1水泥由于温差主要是由水化热产生的，所以为
25、了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数，硅酸盐水泥的矿物组成主要有：C3S、C2S、C3A和C4AF，试验表明：水泥中铝酸三钙(C3A)和硅酸三钙(C3S)含量高的，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和C3S的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率，试验表明比表面积每增加100cm2/g，1d的水化热增加17J/g21J
26、/g，7d和20d均增加4J/g12J/g。水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期升温和后期降温，产生内部和表面的温差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。再有，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。根据大量试验研究和工程实践表明，每立方米混凝土的水泥用量增减10kg，其水化热将使混凝土的温度相应升高或降低1。因此，为更好的控制水化热所造成的温度升高、减少温度应力，可以根据工程结构实际承受荷载的情况，对工程结构的强度和刚度进行复核与验算，可用56天或90天抗压强度代替28天抗压强度作为设计强度。混凝土标准试验龄期常定为28
27、天，但对于具有大体积水工混凝土基础的高层建筑，大多数的施工期限很长，少则12年，多则45年，28天不可能向混凝土结构，特别是向大体积水工混凝土施加设计荷载，因此将试验混凝土标准强度的龄期推迟到56天或90天是合理的，正是基于这点，国内外许多专家均提出这样建议。如果充分利用混凝土的后期强度，则可使每m3混凝土的水泥用量减少4070kg左右，则混凝土温度相应降低47。减少水泥水化热和降低内外温差的较好的办法是减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。如果条件允许，可采用掺加粉煤灰来调整7 8。3.2.2掺加粉煤灰国内外大量试验研究和工程实践表明，混凝土中掺入一定数量优质的粉煤灰后，不
28、但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应，起到润滑作用，可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性，并且能够补充泵送混凝土中粒径在0.315mm以下的细集料达到占15%的要求，从而改善了可泵性。同时，依照大体积水工混凝土所具有的强度特点，初期处于较高温度条件下，强度增长较快、较高，但是后期强度增长缓慢。掺加粉煤灰后，其中的活性Al2O3、SiO2与水泥水化析出的CaO作用，形成新的水化产物，填充孔隙、增加密实度，从而改善了混凝土的后期强度。但是应当值得注意的是，掺加粉煤灰混凝土的早期抗拉强度和极限变形略有降低。因此，对早期抗裂要求较高的混凝土，粉煤灰掺量不宜太多，宜在1015%以
29、内。3.2.3骨料(1) 粗骨料尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利。(2) 细骨料宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗砂。3.2.4外加剂掺加具有减水、增塑、缓凝、引气的泵送剂，可以改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性。由于其减水作用和分散作用，在降低用水量和提高强度的同时，
30、还可以降低水化热，推迟放热峰出现的时间，因而减少温度裂缝。 3.2.5混凝土配和比设计 选择混凝土原材料、优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较大的抗裂能力。具体说来，就是要求混凝土的绝热温升较小、抗拉强度较大、极限拉伸变形能力较大、热强比较小、线胀系数较小、自生体积变形最好是微膨胀，至少是低收缩。3.3施工方法和施工管理3.3.1混凝土的拌制(1)在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度。(2)要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌和物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6左右。3.3.2混凝土的浇筑水
31、工混凝土的浇筑方法根据仓面大小及设备入仓能力，在浇筑前明确使用台阶法或平铺法，以确保层间覆盖时间。在混凝土浇筑进度安排上，尽量做到薄层、短间歇(5-10d)、均匀上升。3.3.3表面隔热保护混凝土浇筑后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝。3.3.4通水冷却若是在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值。但注意，通水时间不能过长，因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。为了削减内外温差，还应在夏末秋初进行中期通水冷却，中期通水一般采用河水，通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到
32、接缝灌浆的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相结合的方案。通水冷却是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，由此带走混凝土内部的部分热量，以降低混凝土内部的最高温度。该方法由于其适用性、灵活性以及能够影响整个结构物的内部温度而被广泛采用。冷却水管一般为直径2540mm的薄钢管，平面间距90150cm，每层混凝土设置12层冷却水管。冷却水为江水或制冷水。按照由热中心区流向边缘区的原则，进水管口设在靠近混凝土中心处，出水管口设在混凝土边缘区。冷却管安装时要以钢筋骨架和支撑桁架固定牢靠，以防止混凝土浇筑时水管变形及脱落而发生堵水或漏水，并做通水试验。冷却水管在该层开始浇筑时即开始通水，在混凝土养护过程中应
33、对冷却水进出口温差进行监控。冷却水的流量可控制在1.21.5m3/h，进出水口温差一般在15以内，当过大或过小应及时调整水温及流量。在通水冷却过程中，始终要注意冷却水的温度与混凝土内部的差值不能大于25，以防止水管周围产生温度裂缝。图3-1给出了某水工混凝土的冷却水管布置以及冷却水的温度变化。 图3-1 冷却水管布置以及温度变化3.3.5温控监测在水工混凝土的温控测量中，需要测试的温度参数有混凝土的拌合温度、入模温度，沿断面方向的温度分布曲线。温度监测工作为施工组织者及时提供信息，反映大体积水工混凝土浇筑块体内温度变化情况及所采取的施工技术效果，为施工组织者在施工过程中及时准确地采取温控对策提
34、供科学依据。3.4水工混凝土工程的裂缝修补水工混凝土裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低结构的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。有些结构在所处的不同条件下，允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度。混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法：表面修补法，灌浆、嵌逢封堵法，结构加固法，混凝土置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法910。混凝土温度裂缝缺陷处理程序按照图3-2执行。 施工 监理 设计裂缝测量审查确认异常确认裂缝检查素描 审批确认汇审签字常
35、规裂缝处理专门裂缝调查工序控制签证常规缺陷专门缺陷调查审批汇审签字专门缺陷措施 审 批汇审签字现场处理 工序控制签证 按结构块签证验收 第一步第二步第三步第四步第五步图3-2 混凝土温度裂缝缺陷处理程序图3.4.1表面修补法表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。3.4.2 灌浆、嵌逢封堵法灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝
36、的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。3.4.3 结构加固法当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固
37、以及喷射混凝土补强加固。3.4.4混凝土置换法混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其它材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。3.4.5电化学防护法电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。3.4.6仿生自愈合法仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，
38、它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊)，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。 4、三峡厂房混凝土温控管理4.1工程概况三峡工程是中国、也是世界上最大的水利枢纽工程，是治理和开发长江的关键性骨干工程。三峡工程水库正常蓄水位175米，总库容393亿立方米；水库全长600余公里，平均宽度1.1公里。水库面积1084平方公里。它具有防洪、发电、航运等巨大的综合效益。工程主要由大坝、通航建筑物和电站厂房组成。大坝为混凝土重力坝，坝轴线全长23
39、09.47米，坝顶高程185米，最大坝高181米。泄洪坝段位于河床中部，前缘总长483米，设有22个表孔和23个泄洪深孔，其中深孔进口高程90米，孔口尺寸为79米；表孔孔口宽8米，溢流堰顶高程158米，表孔和深孔均采用鼻坎挑流方式进行消能。电站坝段位于泄洪坝段两侧，设有电站进水口。进水口底板高程为108米。压力输水管道为背管式，内直径12.40米，采用钢衬钢筋混凝土联合受力的结构型式。通航建筑物包括永久船闸和升船机，均位于左岸山体内。永久船闸为双线五级连续梯级船闸。单级闸室有效尺寸为280345米(长宽坎上最小水深)，可通过万吨级船队。升船机为单线一级垂直提升式，承船厢有效尺寸为120183.
40、5米，一次可通过一条3000吨的客货轮。承船厢运行时总重量为11800吨，总提升力为6000牛顿。水电站采用坝后式布置方案，共设有左、右两组厂房。共安装26台水轮发电机组，其中左岸厂房14台，右岸厂房12台。水轮机为混流式，机组单机额定容量70万千瓦。三峡工程分三个阶段完成全部施工任务，全部工期为17年。第一阶段(1993-1997年)为施工准备及一期工程，施工需5年，以实现大江截流为标志。第二阶段(1998-2003年)为二期工程，施工需6年，以实现水库初期蓄水、第一批机组发电和永久船闸通航为标志。第三阶段(2004-2009年)为三期工程，施工需6年，以实现全部机组发电和枢纽工程全部完建为
41、标志。图4-1 三峡厂房结构图4.2基础资料4.2.1气温、水温与地温(1)气温采用坝址三斗坪气象站实测资料，多年年平均气温为17.3，多年各月(旬)平均气温见表4-1。三斗坪气象站实测各月最高及最低日平均气温见表4-2。气温骤降(日平均气温降低值)统计9年出现的次数及最大降温值见表4-3。据秭归县气象台实测气温资料，极端最高42，极端最低-5.6，夏季59月日最高气温高于35平均每年45d，冬季122月日平均气温低于3平均每年5.6d。表4-1 三峡多年月、旬平均气温月份123456789101112年上旬6.16.510.314.920.125.027.628.725.319.714.28
42、.2中旬6.17.513.116.621.726.329.627.823.018.213.07.1下旬5.88.313.019.223.126.529.027.521.816.79.85.8月平均()6.07.412.116.921.726.028.728.023.418.112.37.017.3表4-2 三峡多年月最高及最低日平均气温值月份123456789101112最高日平均()10.512.718.723.726.629.632.631.528.122.616.811.1最低日平均()1.52.45.210.215.722.323.923.718.313.47.71.8 表4-3 三峡
43、气温骤降资料 23d降温 1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月9年6以上总次数67141610837967810168次数5351088278434678.110次数03621010124424大于10.1次数11341000000010最大值()10.212.014.012.714.17.78.17.48.59.89.99.514.1一次降温最大值()10.212.014.613.014.27.78.38.711.19.813.69.614.6(2)水温采用宜昌水文站实测水温资料，多年平均水温为17.9，多年各月(旬)平均水温见表4-4。表4-4 三峡多年月平均水温月份1月
44、2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月上旬9.79.211.516.020.322.924.325.924.420.617.612.9中旬9.19.712.817.321.223.524.825.722.919.716.211.6下旬9.110.414.418.922.023.725.425.221.618.714.410.7平均()9.39.813.017.421.223.424.825.623.019.616.011.7(3)地温三斗坪气象站实测地温资料见表4-5。表4-5 三峡年、月多年平均地温距地面深度1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年0()6.38.513.018.624.529.833.032.226.320.013.47.319.45 m()6.68.813.017.923.628.631.831.326.220.213.87.919.220m7.68.812.917.523.027.930.831.126.921.015.09.219.24.2.2混凝土配合比、性能及水化热(1)混凝土原材料及配合比胶凝材料为525#中热
