2009年水工混凝土材料與溫度控製交流會7月7日至9日在成都舉辦。會議由188BETApp 施工專業委員會與中國水電顧問集團成都勘測設計研究院聯合主辦,中國水電第七工程局有限公司協辦。
本次會議的主要內容是交流近幾年大中型水電工程大壩混凝土材料與溫度控製專業領域中的經驗和教訓,特別是溪落渡、拉西瓦、小灣、錦屏一級等高拱壩的經驗和教訓。
參加會議的有來自全國水電係統各大建設、設計、施工、科研、教學單位的領導和專家共150人。
7月7日上午首先由施工專委會主任孫洪水致開幕詞,成勘院黃河副院長致歡迎詞,專委會秘書長阮光華做工作彙報(內容另見附錄1),188BETApp 副理事長兼秘書長李菊根作重要講話,四川省水力發電學會副理事長兼秘書長馬懷新致詞。
大會邀請成勘院王仁坤總工作溪落渡工程報告、周鍾副總工作錦屏一級工程報告、西北院姚栓喜副總工作拉西瓦工程報告。另邀請甄永嚴、方坤河、陳改新、李光偉、張國新、黃淑萍等專家、水電四局、水電七局的專家分別作了材料和溫控技術的專題發言。
7月8日上午會議分材料組和溫控組進行深入討論,下午由施工專委會名譽主任、高級顧問譚靖夷院士作會議技術總結報告(內容另見附錄2),施工專委會秘書長阮光華介紹專委會今後活動安排。
7月9日會議安排代表參觀地震後的紫坪鋪水庫。
本次會議在國內首次將混凝土材料和溫度控製兩個專業合在一起進行交流,代表們認為這種交流方式很好,有利於深入研討混凝土裂縫產生的機理,並采取有效的預防措施。代表們反映參加會議收獲較大,希望施工專委會今後還能舉辦這種形式的交流活動。
附錄1:2009年工作彙報
(阮光華)
尊敬的譚靖夷院士、尊敬的188BETApp 李總、尊敬的四川省水力發電工程學會馬副理事長,各位代表:大家早上好!
熱烈歡迎大家來到我國著名的曆史文化名城、西部的經濟中心和水電工程建設的中心城市成都進行水工混凝土材料與溫度控製學術交流。
現在我代表188BETApp 施工專業委員會向各會員單位、各位代表作工作彙報。
施工專業委員會的前身是工程施工係統專業委員會。專委會自2004年成立以來,始終按照“開展學術交流,推進技術進步,服務工程建設”這一宗旨指導各項活動,每年都要根據水電工程建設中的難點熱點問題舉辦150人以上的大型交流會和100人以下的中型交流會各一次。去年9月底在四川宜賓舉辦的“第二屆中國水電工程砂石生產技術交流會”,全麵總結了近三、四年來我國水電工程施工砂石生產技術方麵的成就和經驗,推廣了水電施工中貫徹節能、降耗、綠色環保的理念。會上重點介紹的兩級立軸破碎機製砂技術是一種節能、降耗的先進製砂技術,在合適的岩性條件下具有很好的推廣價值,通過交流活動已有更多的施工、設計單位接受並采用這一技術,取得了實實在在的工程效益。例如素有“水電地下鐵軍”之稱的水電十四局,他們下決心從地下走上地麵,拓寬專業領域。在他們最近承包的工程中采用了兩級立軸破製砂技術,降低造價並帶來環保效益。今年5月26日施工專業委員會在江蘇徐州舉辦了有100人左右參會的“中國水電工程施工與裝備技術交流會暨《工程承包商》雜誌首發式”,會議突出了學習實踐科學發展觀的思想,提出要用科學發展觀分析我國水能資源的開發建設,用科學發展觀指導工程機械的開發使用。以這一思想為指導,安排了四個學術報告。陸佑楣院士在會上作了有關我國水能資源開發建設與工程裝備的報告,引起了與會代表很大興趣,使水電係統內和係統外的參會代表對我國水能資源開發利用的必要性,水電工程建設與環境保護、移民等敏感問題有了更清楚的認識,看到了方向,堅定了做好當前工作的信心。他的講話將經本人審閱後形成會議紀要,報188BETApp 並在學會網上發布。
除每年兩次的大中型交流會外,專委會的日常工作主要是根據工程建設單位的要求,提供專家技術谘詢以及組織稿件和專著撰寫出版,其中曆時三年多寫作時間,水電工程施工係統係列專著之一的《纜索起重機》一書已在今年三月交付電力出版社。
大家都看到,在西部大開發和西電東送戰略的推動下,188體育官網app 進入前所未有的高潮,我國188體育官網app 技術很多方麵達到了世界先進水平,在水工大壩混凝土材料以及溫度控製專業領域中也有著許多突破性的進展。但由於西部地區188體育官網app 時間緊、地質條件複雜、工程規模大、環境條件惡劣等不利條件,對水工大壩混凝土材料及溫度控製提出了新的課題,遇到了從未有過的挑戰。近期開工的工程項目麵臨的挑戰主要有以下幾方麵:
(1) 西部地區工程地質條件之複雜、原材料環境之差、骨料成分之複雜和反常是過去電站建設中從未遇到過的;
(2) 在建或擬建的300m級高壩日趨增多,甚至還有超過300m的可能,已達到世界最高級別,可參照類比的工程經驗很少;
(3) 工程施工、運行條件惡劣,建築物安全問題突出,混凝土水灰比已經達到0.38~0.40,再降低水灰比的餘地已不大;
(4) 有的地區氣候溫差大,例如新疆年溫差可達到50~600C,混凝土溫度控製和耐久性問題突出;
(5) 工程建成投產後,在複雜應力作用下,大壩混凝土可能發生新的裂縫,裂縫發生的機理和防裂對策急待研究解決。
節能、降耗,開發清潔能源是我國“又好又快”經濟發展的既定國策,必然促使作為清潔能源的188體育官網app 的持續發展。上述有關混凝土材料和溫度控製中存在的難題的解決是十分必要和緊迫的,施工專委會認為有必要舉辦一次專業交流會,交流各自的經驗,大家共同來攻克這些難關。
2008年3月水電學會理事會期間,在學會常務副理事長兼秘書長李菊根同誌的支持下,經與成勘院鄭院長商量,確定本次會議由成勘院承辦。2008年5月,專委會向全國各有關單位按以下八個方麵內容發出征稿通知
(1) 典型工程大壩混凝土材料和溫度控製。如小灣、溪落渡、三峽三期、錦屏一級等工程;
(2) 原材料的選擇和質量控製標準;
(3) 大壩混凝土溫控設計及溫控施工工藝;
(4) 大壩混凝土抗裂性、耐久性、長期性能(包括壩體混凝土性態監測與分析);
(5) 大壩混凝土新型摻合料的開發與應用;
(6) 高壩混凝土骨料種類的選擇;
(7) 混凝土骨料生產工藝與創新;
(8) 高拱壩、高碾壓混凝土壩全級配混凝土的特性和安全複核。
征稿通知發出後,得到了全國有關單位的積極響應,先後收到八十餘篇稿件。原定2008年底前要舉辦本次專業交流會,因種種原因,推遲到今年7月舉辦。在成勘院的支持下,4月初專委會即組織審稿專家組在成都進行了審稿。需要說明的是少量稿件因與本次會議內容相差較大而未予錄用,在收到的80多篇論文中選擇了68篇稿件進入本次論文集。在審稿過程中,專家們一致認為本次會議交流的重點應是正在施工的四個高拱壩,即溪洛渡、小灣、拉西瓦和錦屏一級,為此專委會專門約請四個工程的設計負責人介紹工程情況,其中溪洛渡工程由成勘院王仁坤總工親自作介紹。此外,還請了國內對混凝土材料和溫度控製造詣較深的著名專家、教授在大會上作專題發言。需要說明的是由於大會時間實在安排不開,原來約請的大會發言專家,隻能移到明天上午分組會上發言,請專家諒解。
這裏要著重給大家介紹的是施工專業委員會的幾位高級顧問,譚靖夷院士這次親自到會指導,陸佑楣院士、馬洪琪院士和張超然院士有別的會議,這次不能來了。另外,原來準備到會的水利部前何璟副部長、三峽總公司曹廣晶副總經理、國際大壩委員會賈金生主席也因臨時有別的重要會議而不能到會。還有一些業主單位的負責人也因最近上級部門對水電工程的檢查而不能到會。譚院士是施工專委會的名譽主任委員,我們每年大型交流會的技術總結都是譚院士親自作的,這次也不例外。為了作好總結報告,譚院士提前在長沙閱讀了論文集內容,大家將可在明天下午聽取譚院士全麵的會議總結報告。
施工專委會是188BETApp 的分支機構,學會對專委會的工作十分支持並給予指導幫助,這次會議李總親自來了,還要作重要的大會講話。學會領導的到來對專委會的工作和會議是極大的支持和幫助。
施工專委會的掛靠單位是中國水利188體育官網app 集團公司,專委會的工作是在建設集團公司的全力支持下完成的,這次會議專委會主任、集團公司副總經理孫洪水同誌到會指導。會前在北京孫總專門抽出時間聽取會議準備情況的彙報。
四川省是我國水能資源最豐富的省份,也是當前水電工程建設規模最大的省份,我們也榮幸地請到了四川省水力發電學會的馬副理事長到會指導並講話。
這次會議得到了承辦單位成都勘測設計研究院的大力支持,他們為會議成功的舉辦付出了巨大精力和財力,水電七局作為會議的協辦單位也為會議做出很大貢獻,在此我代表施工專業委員會向會議的承辦和協辦單位表示衷心感謝!
本次到會人數150人,有來自業主、科研、設計、施工、教學等各方麵的代表。是專業交流會規模較大的一次,希望代表們在兩天的交流活動中有所收獲。
最後預祝大會圓滿成功!
我的彙報到此結束。謝謝大家!
附錄2水工大壩混凝土材料和溫度控製研究與進展
(譚靖夷院士在交流會上的總結報告)
一. 關於大壩混凝土材料
1. 砂石骨料 砂石骨料占混凝土質量80%~85%以上,是混凝土的主體。
骨料的物理、化學和力學性能及其級配、粒形、成分等是影響混凝土強度、彈性模量、熱膨脹係數、極限拉伸值、單位用水量以及是否存在堿活性的最重要因素。
發展曆程與現狀 1970年代前以天然骨料為主。自貴州烏江渡較大規模(年生產能力200萬噸)成功采用灰岩人工砂石骨料後,隨著188體育官網app 重心逐步向西南、西北地區轉移,人工骨料生產規模日益擴大,按就地或就近取材原則,利用的原岩由單一灰岩向花崗岩、片麻岩、正長岩、砂岩等擴展,現已多達十餘個品種。
人工砂石骨料的新發展 (1)為滿足高強度等級、高性能混凝土質量要求,降低單位用水量並適應碾壓混凝土壩的發展,對骨料級配、粒形、砂細度模數、含水量、細料(≤0.08mm)含量等提出更高的要求,產品質量穩定。(2)三峽、小灣、溪洛渡等工程大量利用工程開挖料作為骨料料源,雲南大朝山工程更
100%利用玄武岩開挖料,有利於保護環境和節約能源。(3) 溪洛渡工程地麵、地下開挖工程量巨大,利用玄武岩開挖料為骨料料源,但總量仍不足,而壩址區有灰岩可利用,經充分試驗研究,確定采用以玄武岩為粗骨料,灰岩為細骨料的組合骨料。與全玄武岩骨料比較,既發揮了玄武岩高強度的優勢,又降低了混凝土熱膨脹係數,減小了自生體積收縮變形,還降低了製砂成本。組合骨料的采用是人工骨料創新之舉。(4)更重視堿活性骨料反應。錦屏一級砂岩骨料有較強的堿矽酸反應,為確保工程長期安全,除控製混凝土總堿量並加大粉煤灰摻量予以抑製外,還克服困難,改用大理岩為細骨料,既保持了高強度砂岩作為混凝土骨架的優勢,又進一步消除了堿活性膨脹後患,降低了熱膨脹係數,使錦屏一級成為采用複合骨料又一特高拱壩。向家壩工程原擬用距壩址較近的白雲質灰岩為骨料料源,但經詳查該灰岩有堿碳酸鹽反應,為此不惜代價,舍近求遠改用公路距離50km以外的純灰岩,以總長31km的膠帶機輸送半成品料至壩區砂石加工係統,這是又是一創舉。改用純灰岩後,由於單位用水量小,熱膨脹係數低,幹縮小,軸心抗拉強度高,極限拉伸值也較高,提高了混凝土抗裂性能。
2. 關於膠凝材料及減水劑
改革開放促進電力工業1990年代後的大發展,全國大規模基本建設和大型
水利水電工程建設促進了各種建築材料尤其是水泥、粉煤灰和各種外加劑的發展和商品化。其主要特點:(1)為滿足高拱壩、高碾壓混凝土壩對對混凝土強度、耐久性、抗裂能力不斷提高的要求,在建材市場貨源充足的條件下,經過配合比的優化,生產出以低用水量、小水膠比、高摻量Ⅰ級粉煤灰,適用於高壩的高性能混凝土,並建成了一大批高混凝土壩,其中有代表性的為:高240m的二灘拱壩、最大底寬達168m通倉澆築的龍灘高碾壓混凝土壩和經大地震考驗迄今未發現裂縫的沙牌碾壓混凝土拱壩。此外還促進了以粉煤灰為主的摻合料料源多樣化,磷、錳礦渣粉、凝灰岩粉、石灰石粉都用作摻合料。(2)為滿足抗裂要求,外摻和內含MgO延遲性微膨脹混凝土也應運而生,但其發展還不盡如人意。例如有的工程混凝土自生體積變形偏大的後期收縮影響其抗裂能力。(3)生產出能滿足抗滲、抗凍要求的碾壓混凝土,實現了高壩的全麵碾壓。具有高含氣量穩定性,可滿足高抗凍要求(≥F300)的混凝土也有了初步試驗成果。(4)高麵板堆石壩的混凝土防滲和防裂問題,通過控製壩體變形、優化混凝土配合比、摻膨脹劑或聚丙烯纖維等也取得了預期效果。
應該指出,高摻Ⅰ級以至優質粉煤灰,不但可減小混凝土用水量,提高其後期強度和密實性,也減小了幹縮,加大了早期徐變,延緩了水泥放熱速率,有利於混凝土削峰降溫和溫度控製,但同時也加大了剩餘水化熱。如果措施不當,將因混凝土內部溫度回升而惡化溫度應力,應予以重視。
在混凝土配合比和材料優選方麵取得了上述豐富成果來之不易,是各科研試驗單位和各高等院校長期試驗研究、辛勤勞動和集體智慧結晶,應倍加珍惜,並繼續努力前進。
二. 溫度控製
自1950年代興建了一批100m級高混凝土壩以來,經過50年的工程實踐,
在混凝土溫度控製方麵已積累了豐富的經驗,並建立了行之有效的溫度控製標準,與之相應的溫度徐變應力計算以從最初的約束係數法、影響線法,經過逐步完善,發展到有限元法和仿真分析。
除在材料方麵盡可能采取有利於溫控防裂的措施並取得了豐富成果外,現在通行的主要溫控手段首先是骨料預冷,各大型工程多采用兩次風冷,並加強大骨料的冷卻,效果較好。經拌和加冰片進一步冷卻後,大型工程混凝土出機口溫度可降低至7℃左右。在使用纜機澆築混凝土的條件下,控製澆築溫度的主要手段是倉麵噴霧保濕降溫和及時覆蓋。壩內一、二期水管冷卻已基本規範化。一期冷卻在削減溫峰並繼續適當降低壩內溫度後,一般停止冷卻。有的工程為防止出現第二次溫峰和溫度回升,還進行中期保溫冷卻。部分工程在入冬前將壩內偏高溫度降至20~22℃,以免在低溫季節出現過大的內外溫差。但這些冷卻措施並未形成規範化要求,而是由各工程自行規定。二期冷卻一般在接縫灌漿前至少一個月開始,要求均勻降溫至設計穩定溫度並達到規定齡期,如齡期不夠,允許適當超冷予以補償。二期冷卻區高度一般為灌漿區高度加不小於6m的同冷層,灌漿區高度8m~15m ,因工程而異。采取上述溫控措施的混凝土大壩,工程質量基本正常,雖也出現過一些裂縫,但與冷卻分期和分區無關。
壩內冷卻現多采用集裝箱化的移動式冷水機組,並大量采用塑料冷卻水管。近年來為控製壩內最高溫度,高碾壓混凝土壩也采用冷卻水管進行壩內冷卻。
與此同時,各工程還加強了混凝土的養護,尤其重視冬季混凝土表麵保溫,各大工程主要采用聚苯乙烯板貼麵,保溫效果顯著。
通倉澆築特高厚拱壩(300m級)的溫度控製
1.中期冷卻 中期冷卻含一期冷卻結束至二期冷卻開始的全過程,一般不少於60d。如無內外熱源介入,在這段時間停止冷卻,可充分利用徐變使溫度應力鬆弛,然後再開始二期冷卻,既可簡化溫控程序,又有利於防裂。上層混凝土溫度倒灌難以避免,其影響範圍為其下混凝土的淺表層,適當延長一期冷卻時間可以緩解。因大石未冷透而引起的溫度回升,可能影響部內最高溫度並加重削峰冷卻負荷,應盡力防止。但在高摻粉煤灰(30%~35%)的條件下,由於水化放熱速率趨緩,據工程實測數據,剩餘水化熱(包括粉煤灰水化熱)可使壩內溫度緩慢回升4℃~6℃以上,從而顯著加大了二期冷卻降溫的幅度,對溫控防裂十分不利,因此有必要進行中期冷卻,在二期冷卻前將剩餘水化熱溫度回升消除於無形,並可適當降溫,冷卻可采用間歇性通水方式。如無特殊情況,這應成為高摻粉煤灰或其它摻合料混凝土拱壩的共同要求。
2.二期冷卻高度
現行灌漿區加不小於6m同冷區的二期冷卻區高度,對灌漿區較高(12~15m)和底寬不太大(例如40~50m)且有中期冷卻的高拱壩影響尚不太嚴重,但如底寬大於60m時,將難以承受。通倉澆築的特高厚拱壩下部已冷卻到穩定溫度的壩體,由於厚度大,齡期長,彈模高,剛度大,對上部混凝土的約束程度大於一般地基,壩體灌縫成拱後約束更強。因此應視下部壩體為地基,同時上部待冷卻的混凝土因內溫較高,還將構成雙向約束。
為此,在一般情況下,如將灌漿區高度設定為9~12m,其上的同冷區高度應不小於1~2倍灌漿區高度,同冷區之上再設不小於1倍灌漿區高度的過渡層,使二期冷卻區總高度達到0.4倍最大底寬,即脫離約束的高度,再上為蓋重層。即在底寬較大的拱壩高度範圍內均為約束區,擺脫傳統的自由區觀念,但二期冷卻區總高度可隨壩底寬的減小相應逐步調整。這就是特高拱壩有別於一般高拱壩的主要特點。其溫度控製標準包括允許基礎溫差,壩內允許最高溫度同基礎約束區,過渡區溫度可取一期與二期冷卻終溫的平均值。工程實踐表明,采取上述措施後,特高拱壩的防裂問題可得到有效控製。還應指出,上述二期冷卻區高度的增大,並不額外加重冷卻負荷。之遙灌漿區高度保持不變,每新增一個灌漿區,隻需相應向上增加一個灌漿區高度的二期冷卻區。但對已冷卻至穩定溫度的灌區,需控溫、保溫。
最後必須指出,防止裂縫的產生,隻是溫度控製的基本要求,由於混凝土抗裂安全係數留的餘地較小,而且在混凝土抗裂方麵還存在一些不確定因素,因此還應在施工管理、冷卻製度、冷卻工藝等方麵采取有效措施,以“小溫差、早冷卻、慢冷卻為指導思想,盡可能減小冷卻降溫過程中的溫度梯度和溫差,以降低溫度徐變應力。此外,還要加強表明保溫,使大壩具有較大的實際抗裂安全度。
