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2009年水工混凝土材料与温度控制交流会纪要
2009/10/28 14:44:16????新闻来源:bet365 在线体育投注_beu365体育投注app_365体育投注 手机版施工专业委员会

2009年水工混凝土材料与温度控制交流会7月7日至9日在成都举办。会议由bet365 在线体育投注_beu365体育投注app_365体育投注 手机版施工专业委员会与中国水电顾问集团成都勘测设计研究院联合主办,中国水电第七工程局有限公司协办。

本次会议的主要内容是交流近几年大中型水电工程大坝混凝土材料与温度控制专业领域中的经验和教训,特别是溪落渡、拉西瓦、小湾、锦屏一级等高拱坝的经验和教训。

参加会议的有来自全国水电系统各大建设、设计、施工、科研、教学单位的领导和专家共150人。

7月7日上午首先由施工专委会主任孙洪水致开幕词,成勘院黄河副院长致欢迎词,专委会秘书长阮光华做工作汇报(内容另见附录1),bet365 在线体育投注_beu365体育投注app_365体育投注 手机版副理事长兼秘书长李菊根作重要讲话,四川省水力发电学会副理事长兼秘书长马怀新致词。

大会邀请成勘院王仁坤总工作溪落渡工程报告、周钟副总工作锦屏一级工程报告、西北院姚栓喜副总工作拉西瓦工程报告。另邀请甄永严、方坤河、陈改新、李光伟、张国新、黄淑萍等专家、水电四局、水电七局的专家分别作了材料和温控技术的专题发言。

7月8日上午会议分材料组和温控组进行深入讨论,下午由施工专委会名誉主任、高级顾问谭靖夷院士作会议技术总结报告(内容另见附录2),施工专委会秘书长阮光华介绍专委会今后活动安排。

7月9日会议安排代表参观地震后的紫坪铺水库。

本次会议在国内首次将混凝土材料和温度控制两个专业合在一起进行交流,代表们认为这种交流方式很好,有利于深入研讨混凝土裂缝产生的机理,并采取有效的预防措施。代表们反映参加会议收获较大,希望施工专委会今后还能举办这种形式的交流活动。

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附录1:???????????? ?2009年工作汇报

???????????????????????? (阮光华)

尊敬的谭靖夷院士、尊敬的bet365 在线体育投注_beu365体育投注app_365体育投注 手机版李总、尊敬的四川省水力发电工程学会马副理事长,各位代表:大家早上好!

热烈欢迎大家来到我国着名的历史文化名城、西部的经济中心和水电工程建设的中心城市成都进行水工混凝土材料与温度控制学术交流。

现在我代表bet365 在线体育投注_beu365体育投注app_365体育投注 手机版施工专业委员会向各会员单位、各位代表作工作汇报。

施工专业委员会的前身是工程施工系统专业委员会。专委会自2004年成立以来,始终按照“开展学术交流,推进技术进步,服务工程建设”这一宗旨指导各项活动,每年都要根据水电工程建设中的难点热点问题举办150人以上的大型交流会和100人以下的中型交流会各一次。去年9月底在四川宜宾举办的“第二届中国水电工程砂石生产技术交流会”,全面总结了近三、四年来我国水电工程施工砂石生产技术方面的成就和经验,推广了水电施工中贯彻节能、降耗、绿色环保的理念。会上重点介绍的两级立轴破碎机制砂技术是一种节能、降耗的先进制砂技术,在合适的岩性条件下具有很好的推广价值,通过交流活动已有更多的施工、设计单位接受并采用这一技术,取得了实实在在的工程效益。例如素有“水电地下铁军”之称的水电十四局,他们下决心从地下走上地面,拓宽专业领域。在他们最近承包的工程中采用了两级立轴破制砂技术,降低造价并带来环保效益。今年5月26日施工专业委员会在江苏徐州举办了有100人左右参会的“中国水电工程施工与装备技术交流会暨《工程承包商》杂志首发式”,会议突出了学习实践科学发展观的思想,提出要用科学发展观分析我国水能资源的开发建设,用科学发展观指导工程机械的开发使用。以这一思想为指导,安排了四个学术报告。陆佑楣院士在会上作了有关我国水能资源开发建设与工程装备的报告,引起了与会代表很大兴趣,使水电系统内和系统外的参会代表对我国水能资源开发利用的必要性,水电工程建设与环境保护、移民等敏感问题有了更清楚的认识,看到了方向,坚定了做好当前工作的信心。他的讲话将经本人审阅后形成会议纪要,报bet365 在线体育投注_beu365体育投注app_365体育投注 手机版并在学会网上发布。

除每年两次的大中型交流会外,专委会的日常工作主要是根据工程建设单位的要求,提供专家技术咨询以及组织稿件和专着撰写出版,其中历时三年多写作时间,水电工程施工系统系列专着之一的《缆索起重机》一书已在今年三月交付电力出版社。

大家都看到,在西部大开发和西电东送战略的推动下,水电建设进入前所未有的高潮,我国水电建设技术很多方面达到了世界先进水平,在水工大坝混凝土材料以及温度控制专业领域中也有着许多突破性的进展。但由于西部地区水电建设时间紧、地质条件复杂、工程规模大、环境条件恶劣等不利条件,对水工大坝混凝土材料及温度控制提出了新的课题,遇到了从未有过的挑战。近期开工的工程项目面临的挑战主要有以下几方面:

(1)??? 西部地区工程地质条件之复杂、原材料环境之差、骨料成分之复杂和反常是过去电站建设中从未遇到过的;

(2)??? 在建或拟建的300m级高坝日趋增多,甚至还有超过300m的可能,已达到世界最高级别,可参照类比的工程经验很少;

(3)??? 工程施工、运行条件恶劣,建筑物安全问题突出,混凝土水灰比已经达到0.38~0.40,再降低水灰比的余地已不大;

(4)??? 有的地区气候温差大,例如新疆年温差可达到50~600C,混凝土温度控制和耐久性问题突出;

(5)??? 工程建成投产后,在复杂应力作用下,大坝混凝土可能发生新的裂缝,裂缝发生的机理和防裂对策急待研究解决。

节能、降耗,开发清洁能源是我国“又好又快”经济发展的既定国策,必然促使作为清洁能源的水电建设的持续发展。上述有关混凝土材料和温度控制中存在的难题的解决是十分必要和紧迫的,施工专委会认为有必要举办一次专业交流会,交流各自的经验,大家共同来攻克这些难关。

2008年3月水电学会理事会期间,在学会常务副理事长兼秘书长李菊根同志的支持下,经与成勘院郑院长商量,确定本次会议由成勘院承办。2008年5月,专委会向全国各有关单位按以下八个方面内容发出征稿通知

(1)??? 典型工程大坝混凝土材料和温度控制。如小湾、溪落渡、三峡三期、锦屏一级等工程;

(2)??? 原材料的选择和质量控制标准;

(3)??? 大坝混凝土温控设计及温控施工工艺;

(4)??? 大坝混凝土抗裂性、耐久性、长期性能(包括坝体混凝土性态监测与分析);

(5)??? 大坝混凝土新型掺合料的开发与应用;

(6)??? 高坝混凝土骨料种类的选择;

(7)??? 混凝土骨料生产工艺与创新;

(8)??? 高拱坝、高碾压混凝土坝全级配混凝土的特性和安全复核。

征稿通知发出后,得到了全国有关单位的积极响应,先后收到八十馀篇稿件。原定2008年底前要举办本次专业交流会,因种种原因,推迟到今年7月举办。在成勘院的支持下,4月初专委会即组织审稿专家组在成都进行了审稿。需要说明的是少量稿件因与本次会议内容相差较大而未予录用,在收到的80多篇论文中选择了68篇稿件进入本次论文集。在审稿过程中,专家们一致认为本次会议交流的重点应是正在施工的四个高拱坝,即溪洛渡、小湾、拉西瓦和锦屏一级,为此专委会专门约请四个工程的设计负责人介绍工程情况,其中溪洛渡工程由成勘院王仁坤总工亲自作介绍。此外,还请了国内对混凝土材料和温度控制造诣较深的着名专家、教授在大会上作专题发言。需要说明的是由于大会时间实在安排不开,原来约请的大会发言专家,只能移到明天上午分组会上发言,请专家谅解。

这里要着重给大家介绍的是施工专业委员会的几位高级顾问,谭靖夷院士这次亲自到会指导,陆佑楣院士、马洪琪院士和张超然院士有别的会议,这次不能来了。另外,原来准备到会的水利部前何璟副部长、三峡总公司曹广晶副总经理、国际大坝委员会贾金生主席也因临时有别的重要会议而不能到会。还有一些业主单位的负责人也因最近上级部门对水电工程的检查而不能到会。谭院士是施工专委会的名誉主任委员,我们每年大型交流会的技术总结都是谭院士亲自作的,这次也不例外。为了作好总结报告,谭院士提前在长沙阅读了论文集内容,大家将可在明天下午听取谭院士全面的会议总结报告。

施工专委会是bet365 在线体育投注_beu365体育投注app_365体育投注 手机版的分支机构,学会对专委会的工作十分支持并给予指导帮助,这次会议李总亲自来了,还要作重要的大会讲话。学会领导的到来对专委会的工作和会议是极大的支持和帮助。

施工专委会的挂靠单位是中国水利水电建设集团公司,专委会的工作是在建设集团公司的全力支持下完成的,这次会议专委会主任、集团公司副总经理孙洪水同志到会指导。会前在北京孙总专门抽出时间听取会议准备情况的汇报。

四川省是我国水能资源最丰富的省份,也是当前水电工程建设规模最大的省份,我们也荣幸地请到了四川省水力发电学会的马副理事长到会指导并讲话。

这次会议得到了承办单位成都勘测设计研究院的大力支持,他们为会议成功的举办付出了巨大精力和财力,水电七局作为会议的协办单位也为会议做出很大贡献,在此我代表施工专业委员会向会议的承办和协办单位表示衷心感谢!

本次到会人数150人,有来自业主、科研、设计、施工、教学等各方面的代表。是专业交流会规模较大的一次,希望代表们在两天的交流活动中有所收获。

最后预祝大会圆满成功!

我的汇报到此结束。谢谢大家!

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附录2?????? 水工大坝混凝土材料和温度控制研究与进展

??????????????? (谭靖夷院士在交流会上的总结报告)

一.??? 关于大坝混凝土材料

1.????? 砂石骨料? 砂石骨料占混凝土质量80%~85%以上,是混凝土的主体。

骨料的物理、化学和力学性能及其级配、粒形、成分等是影响混凝土强度、弹性模量、热膨胀系数、极限拉伸值、单位用水量以及是否存在碱活性的最重要因素。

发展历程与现状? 1970年代前以天然骨料为主。自贵州乌江渡较大规模(年生产能力200万吨)成功采用灰岩人工砂石骨料后,随着水电建设重心逐步向西南、西北地区转移,人工骨料生产规模日益扩大,按就地或就近取材原则,利用的原岩由单一灰岩向花岗岩、片麻岩、正长岩、砂岩等扩展,现已多达十余个品种。

人工砂石骨料的新发展??? (1)为满足高强度等级、高性能混凝土质量要求,降低单位用水量并适应碾压混凝土坝的发展,对骨料级配、粒形、砂细度模数、含水量、细料(≤0.08mm)含量等提出更高的要求,产品质量稳定。(2)三峡、小湾、溪洛渡等工程大量利用工程开挖料作为骨料料源,云南大朝山工程更

100%利用玄武岩开挖料,有利于保护环境和节约能源。(3) 溪洛渡工程地面、地下开挖工程量巨大,利用玄武岩开挖料为骨料料源,但总量仍不足,而坝址区有灰岩可利用,经充分试验研究,确定采用以玄武岩为粗骨料,灰岩为细骨料的组合骨料。与全玄武岩骨料比较,既发挥了玄武岩高强度的优势,又降低了混凝土热膨胀系数,减小了自生体积收缩变形,还降低了制砂成本。组合骨料的采用是人工骨料创新之举。(4)更重视碱活性骨料反应。锦屏一级砂岩骨料有较强的碱硅酸反应,为确保工程长期安全,除控制混凝土总碱量并加大粉煤灰掺量予以抑制外,还克服困难,改用大理岩为细骨料,既保持了高强度砂岩作为混凝土骨架的优势,又进一步消除了碱活性膨胀后患,降低了热膨胀系数,使锦屏一级成为采用复合骨料又一特高拱坝。向家坝工程原拟用距坝址较近的白云质灰岩为骨料料源,但经详查该灰岩有碱碳酸盐反应,为此不惜代价,舍近求远改用公路距离50km以外的纯灰岩,以总长31km的胶带机输送半成品料至坝区砂石加工系统,这是又是一创举。改用纯灰岩后,由于单位用水量小,热膨胀系数低,干缩小,轴心抗拉强度高,极限拉伸值也较高,提高了混凝土抗裂性能。

2.??? 关于胶凝材料及减水剂

改革开放促进电力工业1990年代后的大发展,全国大规模基本建设和大型

水利水电工程建设促进了各种建筑材料尤其是水泥、粉煤灰和各种外加剂的发展和商品化。其主要特点:(1)为满足高拱坝、高碾压混凝土坝对对混凝土强度、耐久性、抗裂能力不断提高的要求,在建材市场货源充足的条件下,经过配合比的优化,生产出以低用水量、小水胶比、高掺量Ⅰ级粉煤灰,适用于高坝的高性能混凝土,并建成了一大批高混凝土坝,其中有代表性的为:高240m的二滩拱坝、最大底宽达168m通仓浇筑的龙滩高碾压混凝土坝和经大地震考验迄今未发现裂缝的沙牌碾压混凝土拱坝。此外还促进了以粉煤灰为主的掺合料料源多样化,磷、锰矿渣粉、凝灰岩粉、石灰石粉都用作掺合料。(2)为满足抗裂要求,外掺和内含MgO延迟性微膨胀混凝土也应运而生,但其发展还不尽如人意。例如有的工程混凝土自生体积变形偏大的后期收缩影响其抗裂能力。(3)生产出能满足抗渗、抗冻要求的碾压混凝土,实现了高坝的全面碾压。具有高含气量稳定性,可满足高抗冻要求(≥F300)的混凝土也有了初步试验成果。(4)高面板堆石坝的混凝土防渗和防裂问题,通过控制坝体变形、优化混凝土配合比、掺膨胀剂或聚丙烯纤维等也取得了预期效果。

应该指出,高掺Ⅰ级以至优质粉煤灰,不但可减小混凝土用水量,提高其后期强度和密实性,也减小了干缩,加大了早期徐变,延缓了水泥放热速率,有利于混凝土削峰降温和温度控制,但同时也加大了剩余水化热。如果措施不当,将因混凝土内部温度回升而恶化温度应力,应予以重视。

在混凝土配合比和材料优选方面取得了上述丰富成果来之不易,是各科研试验单位和各高等院校长期试验研究、辛勤劳动和集体智慧结晶,应倍加珍惜,并继续努力前进。

二.? 温度控制

自1950年代兴建了一批100m级高混凝土坝以来,经过50年的工程实践,

在混凝土温度控制方面已积累了丰富的经验,并建立了行之有效的温度控制标准,与之相应的温度徐变应力计算以从最初的约束系数法、影响线法,经过逐步完善,发展到有限元法和仿真分析。

除在材料方面尽可能采取有利于温控防裂的措施并取得了丰富成果外,现在通行的主要温控手段首先是骨料预冷,各大型工程多采用两次风冷,并加强大骨料的冷却,效果较好。经拌和加冰片进一步冷却后,大型工程混凝土出机口温度可降低至7℃左右。在使用缆机浇筑混凝土的条件下,控制浇筑温度的主要手段是仓面喷雾保湿降温和及时覆盖。坝内一、二期水管冷却已基本规范化。一期冷却在削减温峰并继续适当降低坝内温度后,一般停止冷却。有的工程为防止出现第二次温峰和温度回升,还进行中期保温冷却。部分工程在入冬前将坝内偏高温度降至20~22℃,以免在低温季节出现过大的内外温差。但这些冷却措施并未形成规范化要求,而是由各工程自行规定。二期冷却一般在接缝灌浆前至少一个月开始,要求均匀降温至设计稳定温度并达到规定龄期,如龄期不够,允许适当超冷予以补偿。二期冷却区高度一般为灌浆区高度加不小于6m的同冷层,灌浆区高度8m~15m ,因工程而异。采取上述温控措施的混凝土大坝,工程质量基本正常,虽也出现过一些裂缝,但与冷却分期和分区无关。

坝内冷却现多采用集装箱化的移动式冷水机组,并大量采用塑料冷却水管。近年来为控制坝内最高温度,高碾压混凝土坝也采用冷却水管进行坝内冷却。

与此同时,各工程还加强了混凝土的养护,尤其重视冬季混凝土表面保温,各大工程主要采用聚苯乙烯板贴面,保温效果显着。

通仓浇筑特高厚拱坝(300m级)的温度控制

1.中期冷却??? 中期冷却含一期冷却结束至二期冷却开始的全过程,一般不少于60d。如无内外热源介入,在这段时间停止冷却,可充分利用徐变使温度应力松弛,然后再开始二期冷却,既可简化温控程序,又有利于防裂。上层混凝土温度倒灌难以避免,其影响范围为其下混凝土的浅表层,适当延长一期冷却时间可以缓解。因大石未冷透而引起的温度回升,可能影响部内最高温度并加重削峰冷却负荷,应尽力防止。但在高掺粉煤灰(30%~35%)的条件下,由于水化放热速率趋缓,据工程实测数据,剩余水化热(包括粉煤灰水化热)可使坝内温度缓慢回升4℃~6℃以上,从而显着加大了二期冷却降温的幅度,对温控防裂十分不利,因此有必要进行中期冷却,在二期冷却前将剩余水化热温度回升消除于无形,并可适当降温,冷却可采用间歇性通水方式。如无特殊情况,这应成为高掺粉煤灰或其它掺合料混凝土拱坝的共同要求。

2.二期冷却高度

现行灌浆区加不小于6m同冷区的二期冷却区高度,对灌浆区较高(12~15m)和底宽不太大(例如40~50m)且有中期冷却的高拱坝影响尚不太严重,但如底宽大于60m时,将难以承受。通仓浇筑的特高厚拱坝下部已冷却到稳定温度的坝体,由于厚度大,龄期长,弹模高,刚度大,对上部混凝土的约束程度大于一般地基,坝体灌缝成拱后约束更强。因此应视下部坝体为地基,同时上部待冷却的混凝土因内温较高,还将构成双向约束。

为此,在一般情况下,如将灌浆区高度设定为9~12m,其上的同冷区高度应不小于1~2倍灌浆区高度,同冷区之上再设不小于1倍灌浆区高度的过渡层,使二期冷却区总高度达到0.4倍最大底宽,即脱离约束的高度,再上为盖重层。即在底宽较大的拱坝高度范围内均为约束区,摆脱传统的自由区观念,但二期冷却区总高度可随坝底宽的减小相应逐步调整。这就是特高拱坝有别于一般高拱坝的主要特点。其温度控制标准包括允许基础温差,坝内允许最高温度同基础约束区,过渡区温度可取一期与二期冷却终温的平均值。工程实践表明,采取上述措施后,特高拱坝的防裂问题可得到有效控制。还应指出,上述二期冷却区高度的增大,并不额外加重冷却负荷。之遥灌浆区高度保持不变,每新增一个灌浆区,只需相应向上增加一个灌浆区高度的二期冷却区。但对已冷却至稳定温度的灌区,需控温、保温。

最后必须指出,防止裂缝的产生,只是温度控制的基本要求,由于混凝土抗裂安全系数留的余地较小,而且在混凝土抗裂方面还存在一些不确定因素,因此还应在施工管理、冷却制度、冷却工艺等方面采取有效措施,以“小温差、早冷却、慢冷却为指导思想,尽可能减小冷却降温过程中的温度梯度和温差,以降低温度徐变应力。此外,还要加强表明保温,使大坝具有较大的实际抗裂安全度。

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